Vinnuherðingarhraði austenítísks ryðfríu stáls: Afleiðingar fyrir kalda mótun

Hvað er vinnuherðingarhraði og hvers vegna stjórnar það kulda-myndunarhegðun í austenítísku ryðfríu stáli?

Hollomon-jöfnan lýsir raunverulegri streitu-sönnum tognunarferil á samræmdu plasti-aflögunarsvæðinu áður en hálsmálið hefst. K er styrkleikastuðullinn og n er álags-herðandi veldisvísirinn: því hærra sem n er, því meira eykst viðnám efnisins gegn frekari aflögun fyrir tiltekið álag. Vegna þess að n jafngildir einnig raunverulegu álagi við upphaf hálsmáls (með Considère-viðmiðinu), er hátt n-gildi bein vísbending um hversu mikið er hægt að teygja eða draga blað áður en það byrjar að þynnast staðbundið og mistakast.

Fyrir framleiðanda útskýrir þessi staka tala ýmislegt sem sést á verkstæðisgólfinu í einu: hvers vegna ryðfríu plötunni þarf meira magn en mildt stál fyrir sömu beygju eða drátt, hvers vegna yfirborð mótaðs ryðfrís hluta er mælanlega harðara en blaðið eins og- var móttekið og hvers vegna hluti sem virtist fínn miðja-teygja má djúpt{2} efni með góðum árangri{2}.

Af hverju virka austenítískar einkunnir-harðnar hraðar en ferrít, tvíhliða og kolefnisstál?

Staflabilunarorka (SFE) stjórnar hversu auðveldlega dislocations geta endurraðað sér við aflögun. Í austenitískum ryðfríu stáli veldur lágt SFE að liðskiptingar skiptast í hlutarof sem geta ekki auðveldlega farið- yfir á nýtt plan. Í stað þess að tortíma eða endurraða í lægri-orkustillingar, hrannast tilfærslur upp og flækjast, og viðnám efnisins gegn frekara flæði klifra bratt með álagi. Ferrít- og kolefnisstál hafa líkama-miðaða teningsgrind (BCC) með hærra SFE, þannig að losun endurheimtist auðveldara og hersluhraði er lægri.

Metstable austenitic einkunnir - einna helst 301 - bæta við TRIP áhrifunum. Þegar efnið aflagast breytist eitthvað austenít (FCC, ósegulmagnið) í martensít (líkams-miðja fjórhyrnt, segulmagnað og miklu harðara). Þessi umbreyting gleypir orku og setur harðan annan fasa inn í sveigjanlegt fylki, þess vegna getur 301 sérstaklega náð mjög miklum styrk eingöngu með köldu vinnu, án hitameðferðar. Tvíhliða einkunnir sitja á milli: vegna þess að um það bil helmingur bygging þeirra er nú þegar ferrít, er magn n-gildi þeirra almennt lægra en fullkomlega austenítísk einkunn, jafnvel þó að austeníthlutinn innan tvíhliða örbyggingar geti enn harðnað með sömu TRIP-tengdu aðferðunum.

Samanburðarálag-Herðingarvaldar eftir stálfjölskyldu

n-gildi unnin úr útgefnu riti um togpróf- og tæknigögnum við vinnslu undir ASTM E646 prófunarskilyrðum. Raungildi eru breytileg eftir álagssviði, veltistefnu, mælikvarða og fyrri köldu vinnu; meðhöndla þetta sem hönnunar-áætlanasvið, ekki vottaða vélræna eiginleika. Staðfestu með prófunarskýrslunni (MTR) fyrir tiltekinn hita og skap.

Hvernig virkar breytingin á TRIP áhrifum við að herða í metstable einkunnum eins og 301?

Md30 er skilgreint sem hitastigið þar sem 30% raunverulegur stofn framleiðir 50% umbreytingu í martensít. Það er samsetning-drifin eiginleiki: lægra nikkelinnihald og lægra millivefsinnihald (kolefni auk köfnunarefnis) hækkar Md30, sem þýðir að efnið umbreytist auðveldara við stofuhita. Þetta er nákvæmlega hönnunarlógíkin á bak við 301 miðað við að 304 - 301 ber minna nikkel sérstaklega svo það mun virka -harðnað og öðlast hraðar styrk við kalda mótun, með einhverjum kostnaði fyrir tæringarþol og mótunarmörk samanborið við 304.

Hagnýt vísbending um mótunarlínu er tvíþætt. Í fyrsta lagi eru styrkur og hörku ekki fastir efniseiginleikar fyrir metstöðugleika eins og þeir eru fyrir hita-meðhöndlaða álfelgur -, þeir eru fall af því hversu mikið álag, og á hvaða hraða og hitastigi, hluturinn sér í raun og veru, sem þýðir endurtekningarnákvæmni ferlis (kraftur eyðuhaldara, dráttarhraði, hitastig mótunar) er hluti af forskriftinni, ekki bara mylluvottorðinu. Í öðru lagi, vegna þess að seinkun á sprunguáhættu í djúpt-dregnum hlutum er í samhengi við samsetningu Md30 og (C+N) innihalds, þurfa einkunnir og hitar með hærra Md30 íhaldssamari dráttarhlutföllum, fleiri mótunarstigum og nánari skoðun á hlutum sem munu sjá viðvarandi eftirspennu í notkun.

Hvaða kalda-mótunarferli verða fyrir mestum áhrifum af mikilli vinnuherðingarhraða?

Djúpteikning og stimplun

Vegna þess að flæðisálag klifra bratt með álagi, eykst höggálag og auðu-haldarakraftur eftir því sem drátturinn heldur áfram og hættan á klofningi eykst í átt að höggradíusnum og teygjuhorninu þar sem álagið safnast fyrst. Fjölþrepa teikningar eru staðlaða mildunin: að draga úr dráttarhlutfallinu sem tekið er á hverju stigi, og setja inn ferli (lausn)glæðingu á milli þrepa til að endurheimta sveigjanleika fyrir næstu minnkun, frekar en að reyna að ná fullri minnkun í einni umferð eins og hægt er að gera í mildu stáli.

Beygja og rúlla mótun

Að beygja austenítískt ryðfrítt krefst stærri lágmarksbeygjuradíus en sama -kolefnisstáls til að forðast sprungur á yfirborði ytri trefja, og það framkallar meira afturspring vegna þess að endurheimt teygjustuðuls eftir affermingu hefur samskipti við efni sem þegar hefur harðnað verulega á beygjusvæðinu. Fjöðrunaruppbót - yfirbeygja, eða aukning á beygjukrafti - er hefðbundin venja og ætti að vera staðfest með tilraunum eða uppgerð frekar en gert ráð fyrir út frá kolefnis-stálverkfæragögnum.

Vinnsla eftir mótun

Tengd, oft vanmetin áhrif koma fram niðurstreymis í aukavinnslu: hver skurður skilur eftir þunnt verk-hert lag á yfirborðinu, þannig að létt eða rofin skurður í kjölfarið getur borið ofan á hert efni í stað þess að skera í gegnum það, sem flýtir fyrir sliti á verkfærum. Vinnanleikagögn fyrir 304 á móti dæmigerðu miðlungs-kolefnisstáli (1045) sýna sama n-gildabilið sem fjallað er um hér að ofan og eru gagnlegt umboð fyrir hvernig efnið mun hegða sér í hvers kyns endurtekinni-aflögunaraðgerð, þar með talið mótun.

301 vs. 304 vs. 316: Hvaða einkunn ættir þú að velja fyrir köldu-myndandi umsókn?

Tekið saman úr ASTM A240 / A666 forskriftargögnum og útgefnum tæknigögnum í verksmiðjunni fyrir glæðað og kalt-valsað skap. Staðfestu nákvæma vélræna eiginleika og skapheiti gegn tilteknu prófunarskýrslunni áður en gengið er frá verkfærahönnun.

Hvernig bætir þú upp háan vinnuherðingarhraða í verkfærum og ferlihönnun?

Auka úthreinsun dúfu og gata miðað við kolefnis-stálverkfæri til að mæta meiri flæðisálagi og draga úr galli; staðfesta sérstaka úthreinsun með prufu fyrir einkunn, skap og mæli sem er í notkun.

Notaðu stærri beygju- og höggradíus en samsvarandi kolefnis-stáli til að forðast sprungur í ytri-trefjum þar sem sveigjanleiki efnisins eyðist smám saman við kalda vinnu.

Minnkaðu dráttarhlutfallið sem tekið er á hverju stigi í djúpteikningu og settu inn ferli (lausn)glæðingu - venjulega á 1.010-1.100 gráðu bilinu með hraðri kælingu fyrir staðlaðar austenitískar einkunnir - á milli þrepa til að endurheimta sveigjanleika fyrir næstu minnkun.

Tilgreindu slitþolið verkfærastál (eins og D2 eða M2) eða húðuð mót, þar sem sama háa n-gildið sem styrkir hlutann flýtir einnig fyrir sliti á slípiefni.

Notaðu klóríð-frítt smurefni; leifar af klóríðum sem eru föst í mynduðum ryðfríum hluta undir togálagi eru viðurkennd streitu-tæringar-sprunguhætta.

Staðfestu afturhlaup með prufuhlutum eða myndlíkingu frekar en kolefnis-stálverkfærajöfnun og byggðu inn yfirbeygju eða aukinn beygjukraft eftir þörfum.

Fyrir metstöðug efni sem eru nálægt Md30 hitastigi, stjórnaðu dráttarhraða og hlutahita, þar sem martensíthlutinn - og þar af leiðandi endanlegur styrkur, sveigjanleiki og sprunguáhætta - er ferli-háð, ekki fest með verksvottorðinu einu saman.

Hvaða prófunaraðferðir og staðlar mæla vinnuherðingarhlutfall fyrir innkaup og gæðaeftirlit?

ASTM E646 skilgreinir hvernig n-gildið er reiknað út frá sannri streitu-sönnum tognunarferil innan tiltekins plasts-álagssviðs, sem er nauðsynlegt vegna þess að n er ekki einn fastur fasti fyrir efni - hann getur verið nokkuð breytilegur eftir álagsbilinu sem notað er, hitastig prófunar og snúningsstefnu. Þegar vinnuherðandi hegðun er mikilvægt hönnunarinntak, ekki bara almenn vænting, tilgreinið E646 prófunarsviðið á innkaupapöntuninni ásamt grunnefnis- og temprunarstaðlinum, og biðjið um raunveruleg prófunargögn á verksmiðjuprófunarskýrslunni (MTR) frekar en að treysta á birt dæmigerð svið eingöngu.

Algengar spurningar

Sp.: Þýðir hærra vinnuherðingarhraði austenítískt ryðfrítt stál að það sé erfiðara að kalda form en kolefnisstál?

A: Ekki endilega. Sama háa n-gildið sem hækkar myndunarálag seinkar einnig upphaf staðbundinnar hálsfestingar, sem er ástæðan fyrir því að austenítískt ryðfrítt stál er oft hægt að teygja eða draga lengra en kolefnisstál áður en það klofnar. Viðskiptin-eru meiri pressuþungi sem krafist er, meira fjöðrun og hraðari slit á verkfærum, ekki minni mótunarhæfni.

Sp.: Af hverju verður 301 ryðfrítt stál segulmagnaðir eftir myndun þegar það byrjar segulmagnað?

A: Köld vinna undir Md30 hitastigi málmblöndunnar breytir hluta af ósegulrænu FCC austenítinu í segulmagnaðan líkama-miðjað-fjórhyrnt martensít. Þessi umbreytingar-framkallaða mýkt (TRIP áhrif) er viljandi í 301 og er aðalástæðan fyrir því að hún getur náð mjög miklum styrk með kalda vinnu eingöngu.

Sp.: Hvaða prófunarstaðall mælir álags-herðandi veldisvísi (n-gildi)?

A: ASTM E646 er staðlað prófunaraðferð til að ákvarða álags-herðingarvald og styrkleikastuðul úr togprófi. Það ætti að vera tilgreint við hlið grunnefnisstaðalsins (ASTM A240 fyrir plötu og plötu, eða ASTM A666 fyrir kaldvalsaða ræma) þegar n-gildi er mikilvægt mótunarinntak.

Sp.: Getur glæðing endurheimt sveigjanleika í ryðfríu stáli eftir kalda myndun?

A: Já. Ferli (lausn)glæðing, venjulega á bilinu 1.010-1.100 gráður, fylgt eftir með hraðri kælingu fyrir staðlaða austenítískar einkunnir, leysir upp karbíð og endurheimtir FCC austenít uppbyggingu, endurstillir sveigjanleika fyrir næsta mótunarstig.

Sp.: Er tvíhliða ryðfríu stáli meira eða minna vinnu-herjanlegt en austenítískt stál eins og 304?

A: Almennt minna, í magni. Vegna þess að u.þ.b. helmingur tvíhliða örbyggingar er ferrít, sem vinnur-harðnar hægar en austenít, er heildar n-gildi tvíhliða einkunnar venjulega lægra en fullkomlega austenítískrar einkunn, jafnvel þó að austeníthlutinn innan tvíhliða uppbyggingarinnar geti samt stuðlað að TRIP-tengdri herðingu.

Sp.: Hvaða austenitic einkunn er sjálfgefið val þegar vinnuherðandi hegðun ræður ekki úrslitum?

A: 304 er almennt-sjálfgefið fyrir stimplun og teiknaða hluta. Náðu í 301 sérstaklega þegar hönnunin ætlar að nýta kulda-styrkingu og tilgreindu 316 þegar klóríð eða efnafræðileg áhrif í notkun vega þyngra en mótunarsjónarmið.

Samantekt

Vinnuherðingarhraði er ekki aukaverkun við að hanna í austenitískum ryðfríu stáli kaldformi - það er kjarnaefniseiginleiki sem ætti að knýja fram einkunnaval, skapval og verkfærahönnun frá upphafi. Álags-herðandi veldisvísir sem er 0,40 til 0,55, knúin áfram af lítilli stöflunarorku og TRIP-áhrifum í metstöðugleika, gefur austenítískum einkunnum bæði forskot (viðnám gegn staðbundinni hálsi) og sett af kröfum um ferli (hærra tonnamagn, meiri úthreinsun en kolefnisstýring, frábrugðinn stjórnun á stáli)

Að passa einkunn, skapgerð og ferli við tiltekna mótunaraðgerð - frekar en að vera sjálfgefið í einni einkunn eða kolefnis-stálferlisuppskrift - er munurinn á hluta sem myndast hreint og hluta sem klofnar, hrukkar eða bilar niðurstreymis í notkun.