1. Mis on perliit? Miks tasub selle morfoloogiat külmvaltsitud-toormaterjali rullides tähele panna?
Perliit on kuum{0}}rullitud rullides (külmvaltsitud-toormaterjalid) levinud mikrostruktuur, mis koosneb tavaliselt vahelduvatest ferriidi ja tsementiidi (Fe₃C) kihtidest. Enne külmvaltsimist on perliidi morfoloogia kuumvaltsitud-rullis (olgu see siis jämelamelljas, peeneks sferoidiseeritud või ribadega) ülioluline, kuna see:
Mõjutab kõvadust: lamellperliit on suure kõvadusega, suurendab koormust külmvaltsimisel ja kiirendab rullide kulumist.
Mõjutab plastilisust: Ebahomogeenne või jäme perliit võib külmvaltsimisel põhjustada servade pragunemist või riba purunemist.
Mõjutab lõõmutamise efektiivsust: algne morfoloogia määrab järgneva külmvaltsimisega lõõmutamise (rekristallisatsiooni lõõmutamine või sferoidiseeriv lõõmutamine) raskusastme.
2. Milliseid konkreetseid ohte kujutab lamellperliit külmvaltsimise protsessile?
Kui kuumvaltsitud-pool sisaldab suures koguses jämedat lamellperliiti või tugevat ribadega perliiti (jaotatud ribadena piki veeremissuunda), ilmnevad järgmised probleemid:
Tugev töökõvastus: lamellstruktuur takistab oluliselt nihestusliikumist, mis põhjustab külmvaltsimise ajal deformatsioonikindluse järsu suurenemise, mis võib nõuda rohkem veeremiskäike või veeremisjõudude ületamist.
Anisotroopia: eriti ribastatud perliidi puhul on külm{0}}valtsitud mähis veeremissuunaga risti ja paralleelsete suundade vahel märkimisväärsed jõudluserinevused, mistõttu on sügavtõmbamise ajal kalduvus kõrvadele.
Serva pragunemise oht: perliidi piirkond on kõva ja rabe, samas kui ferriidi piirkond on pehme ja sitke. Sellel vahelduval kõval ja pehmel struktuuril tekivad suure külmvaltsimise pinge all liideses mikropraod, mis lõpuks põhjustavad servade pragunemist.
3. Kuna lamellstruktuur on ebasoovitav, siis milline on ideaalne perliidi morfoloogia enne külmvaltsimist?
Külmvaltsitud rullide jaoks, mida töödeldakse edasi (eriti head stantsimist nõudvad tooted), on ideaalne perliidi morfoloogia täiuslikult sfääriline perliit (sfääriline või granuleeritud tsementiit).
Vähendatud kõvadus: kui tsementiit muutub lamellaarsest sfääriliseks, nõrgeneb selle lõikav mõju maatriksile, vähendades oluliselt materjali voolavuspiiri ja kõvadust, suurendades samal ajal plastilisust.
Hõlbustab ümberkristallimist: peened ja ühtlaselt jaotunud sfäärilised karbiidiosakesed toimivad lõõmutamise ajal tuumamiskohtadena, soodustades ümberkristallitud terade rafineerimist ja homogeniseerimist, mille tulemuseks on mitte-orienteeritud võrdseteljelised kristallid.
Suurenenud pikenemine: Sferoidiseeritud struktuur parandab märkimisväärselt külmvaltsitud lehtede r-väärtust (plastilise deformatsiooni suhe) ja n-väärtust (töökindluse indeksit), mis on tembeldamisel väga kasulik.
4. Kas külmvaltsimise protsess ise võib muuta perliidi morfoloogiat? Kui jah, siis kuidas?
Külmvaltsimise deformatsioonistaadium: tohutu külmvaltsimise jõud purustab, murrab ja väänab esialgse lamellperliiti. Jämedad tsementiitplaadid purustatakse peeneks osakesteks või lühikesteks varrasteks, valmistudes järgnevaks sferoidiseerimiseks. See protsess on füüsiline hävitamine.
Lõõmutamisetapp (kriitiline): järgneval kell{0}}tüüpi või pideva lõõmutamise ajal muundub purunenud tsementiit liidese energia mõjul spontaanselt suure-energiaga terava-nurga all olevast lamellkujust madala-energiaga sfäärilisteks kujudeks süsinikuaatomi difusiooni kaudu. Seda protsessi nimetatakse sferoidseks lõõmutamiseks. Seetõttu on külmvaltsimine + lõõmutamine põhimeetod soovimatu lamell-perliidi eemaldamiseks ja ideaalse sferoidiseeritud mikrostruktuuri saamiseks.
5. Kui lõpptootes sisalduva perliidi morfoloogiat ei kontrollita hästi (nt helbed või suured osakesed), millist mõju avaldab see kasutajale?
Tekkiv pragunemine: lamelltsemendi jäägid või jämedad osakesed toimivad materjalis "mikro-pragude" või pingekontsentratsioonipunktidena. Tembeldamise ja joonistamise ajal muutuvad need piirkonnad kergesti pragude tekkepunktideks, mistõttu detail praguneb ja muutub vormis kasutuskõlbmatuks.
Pinnadefektid: Kui tsemendiosakesed on liiga suured ja pinna lähedal, võib stantsimine põhjustada pinna koorumist või "apelsinikoore" defekte, mis mõjutavad katte välimust.
Väsimusvõime vähenemine: konstruktsiooniosade puhul vähendavad jämedad karbiidid oluliselt materjali väsimuse kestust, mis põhjustab detaili enneaegset riket kasutamise ajal.