1. Vad är grundorsaken?
Stål har en-kroppscentrerad kubisk kristallstruktur. I denna struktur minskar dislokationers förmåga att röra sig mellan atomer avsevärt när temperaturen sjunker.
När temperaturen sjunker under ett visst kritiskt värde (kallad den duktila-spröda övergångstemperaturen) övergår materialet från duktil spricka (som åtföljs av betydande plastisk deformation) till spröd fraktur (plötslig fraktur med nästan ingen plastisk deformation).
2. Vilka är de förvärrande effekterna av kallvalsningsprocessen?
Arbetshärdning: Kallvalsning är en plastisk deformationsprocess vid rumstemperatur, vilket leder till kornförvrängning och ökad dislokationsdensitet, vilket förbättrar materialets styrka och hårdhet, men minskar plasticiteten och segheten. Detta inneboende låga plasticitetstillstånd förvärras ytterligare vid låga temperaturer.
Inre spänningar: Kallvalsningsprocessen lämnar betydande inre spänningar i materialet, vilket kan främja sprickinitiering och fortplantning vid låga temperaturer.
3. Vilka är de viktigaste påverkande faktorerna?
Kemisk sammansättning:
Kolinnehåll: Högre kolhalt leder i allmänhet till en högre duktil-spröd övergångstemperatur och mer uttalad sprödhet vid låg-temperatur.
Föroreningselement: Föroreningselement som fosfor, svavel och kväve ökar avsevärt stålets kallsprödhetstendens.
Legeringselement: Tillsats av element som nickel och mangan kan förfina kornstorleken, sänka den formbara-spröda övergångstemperaturen och förbättra segheten vid låg-temperatur.
Mikrostruktur:
Kornstorlek: Fina korn kan förbättra segheten och sänka den formbara-spröda övergångstemperaturen. Omkristallisationsglödgning efter kallvalsning kan ytterligare förbättra segheten.
Mikrostrukturtyp: Ferritiska stål uppvisar mer uttalad låg-temperatursprödhet, medan austenitiska rostfria stål (som 304), på grund av sin yta-centrerade kubiska struktur, vanligtvis bibehåller god seghet vid låga temperaturer.
Servicetemperatur: Ju lägre temperatur, desto kraftigare minskning av segheten. Olika stålkvaliteter har sina specifika lägsta driftstemperaturer.
4. Vilka motåtgärder finns i tekniska tillämpningar?
Materialval: I miljöer med låg-temperatur (som utomhusstrukturer i kalla områden, kryogena tryckkärl och transportutrustning) måste kryogent stål väljas.
Till exempel är Q345D/E (motsvarande den gamla kvaliteten 16MnDR) ett låg-legerat hög-stål. "D" och "E" i klassbeteckningen representerar kraven på slagseghet vid -20 grader respektive -40 grader.
För kryogena miljöer (som utrustning för flytande naturgas) krävs austenitiskt rostfritt stål eller nickellegeringar.
Värmebehandling: Glödgning av kallvalsat- stål kan eliminera härdning och återställa plasticitet och seghet.
Design och tillverkning: Undvik skarpa skåror och spänningskoncentrationer, kontrollera strikt svetsprocesser (för att förhindra försprödning av- värmepåverkade zoner) och utför slagtester vid låg-temperatur för att garantera säkerheten.
5.Hur tuff är kall-valsad ring i en miljö med låg-temperatur?
På grund av dess bearbetningsegenskaper har kall-rullar i sig lägre seghet än varmvalsade eller glödgade rullar. Denna minskning av segheten (ökad sprödhet) är ännu mer uttalad vid låga temperaturer. Därför, när man använder kall-valsat stål under låga-temperaturförhållanden, bör materialvalet inte baseras enbart på dess rums-temperaturprestanda. Dess duktila-spröda övergångstemperatur måste beaktas fullt ut, och material som uppfyller motsvarande låga-temperaturseghetsstandarder måste väljas. Värmebehandling kan vara nödvändig för att förbättra prestandan. I praktiska applikationer bör kraven för låg-temperaturpåverkansenergi för material i relevanta industristandarder och specifikationer (som GB/T 150 "Tryckkärl", EN 10028, etc.) följas strikt.