Östenitik Paslanmaz Çelik Sıcak ve Soğuk Şekillendirme

 

Östenitik paslanmaz çelikler sıcak haddeleme, dövme ve ekstrüzyon işlemlerinde mükemmel şekillendirme özelliklerine sahiptir. Standart östenitik kaliteler, karbon çeliklerinden daha yüksek sıcaklığa sahiptir ve yüksek performanslı östenitik paslanmaz çelik (HPASS), standart kalitelerden çok daha yüksek sıcaklığa sahiptir. Dolayısıyla, geçiş başına azalmalar karbon çeliklerinden daha az olacaktır ve HPASS ile ekipman kabiliyeti ile sınırlandırılabilir. Sıcak işlenirken paslanmaz çeliklerin ısıtılması önemlidir. Bu, düşük ısı iletkenlikleri nedeniyle karbon çeliğinden daha uzun yeniden ısıtma süreleri anlamına gelir. Öte yandan, yüksek molibden içerik dereceleri çok hızlı ölçeklenir; bu nedenle, operatör ön ısıtma sırasında bekleme sürelerini en aza indirmelidir.

Paslanmaz çelik sıcak çalışma aralığının üst sıcaklık limiti erime sıcaklığının çok altındadır, çünkü bu alaşımlar çeşitli nedenlerden dolayı çok yüksek sıcaklıklarda süneklikte hızlı bir kayıptan geçer. Delta ferrit oluşumu standart östenitik kalitelerde süneklik kaybına neden olur. HPASS ile kayıp, mikroyapıda düşük erime noktalı sülfür veya fosfit fazları ile ilgilidir. Sıcak çalışma aralığının alt sıcaklık sınırı, çeliğin çalışırken yeniden kristalleşme ve yumuşama kabiliyeti ile verilir. Çok düşük bir sıcaklıkta çalışmak, malzemenin hızlı bir şekilde sertleşmesi veya süneklik kaybı nedeniyle iş parçası kırılması nedeniyle ekipman arızasına neden olabilir. Bu ikinci fenomen HPASS ile çok gerçek bir olasılıktır.

Tüm kalitelerin 1175–1200 °C (2150–2200 °F) aralığında bir üst sıcaklık limiti vardır, ancak alt limit dereceye kuvvetle bağlıdır. Standart kaliteler için oldukça düşüktür ve daha yüksek alaşımlı kaliteler için yüksek mukavemetlerinin bir sonucu olarak oldukça yüksektir. Alt sınırın bu dereceye bağımlılığı, sıcak işleme için daha yüksek alaşımlı kalitelerin daha küçük olduğu, HPASS'ın çalışılacak en küçük pencereye sahip olduğu anlamına gelir.

Önerilen Makale: Pirinç malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için pirinç boru çubuk sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.

Sıcak şekillendirme sırasında düzgün iş parçası sıcaklığının korunması önemlidir. İş parçasının daha düşük sıcaklık bölgeleri (örneğin, iş parçasının kütlesinden daha koyu olarak görülen kenarlar veya hatta kırmızı-sıcak bir yüzeye göre siyah bile), alaşımın mukavemetinin sıcaklığa bağlı olması nedeniyle sıcak bölümlerden çok daha güçlü olabilir. Soğutucu bölgeler, daha fazla deformasyona dayanmak için sünekliği yetersiz olduğundan yırtılabilir veya çatlayabilir.

Hassasiyet, zararlı ikinci fazlar ve artık stres içermeyen düzgün bir mikroyapı sağlamak için iş parçası sıcak şekillendirmeden sonra tavlanmış olmalıdır. Tamamen tavlanmış bir yapı elde edilememesi, daha sonraki kaynak veya yüksek sıcaklıkta servis sırasında hassasiyet riski ve ki ve sigma fazlarıyla ilişkili korozyon riskini artırır. Ayrıca, hizmette boyutsal dengesizliğe yol açabilecek artık gerilmelerin giderilmesini sağlar.

Malzeme sıcaklığı, şekillendirme işlemi sırasında asla çözelti tavlama sıcaklığının altına düşmezse, sıcak biçimlendirmenin sıcaklığının çözelti tavını gerçekleştirmek için kullanıldığı bir "işlem tavlaması" düşünmek mümkün olabilir. Bununla birlikte, sıcak iş sırasında eşit olmayan soğutma nedeniyle tüm iş parçası boyunca bir işlem tavının elde edilmesini sağlamak zordur.

Östenitik paslanmaz çelikler sıcak çalışma sonrasında hızlı soğutma gerektirir. Uygun soğutma oranı kesit kalınlığına ve bileşimine (özellikle standart kalitedeki karbon içeriğine) bağlıdır. Daha yüksek alaşımlı kalitelerde krom, molibden ve azot içeriği, metaller arası faz oluşumuna katıldıkları için özellikle önemlidir. % 0.030 C'den daha yüksek stabilize edilmemiş kaliteler, duyarlılığı önlemek için su ile söndürülmelidir. % 0.030 C'den düşük standart sınıflar veya Tip 321, 347 veya 316Ti gibi stabilize sınıflar hava soğutmalı olabilir. % 3'ten fazla Mo olan kaliteler, metaller arası fazların oluşumunu önlemek için su ile söndürülmelidir. Kesit boyutunun arttırılması, ikincil fazlardan kaçınmak için gerekli soğutma oranını arttırır.

Ağır kesitli östenitik paslanmaz çelik plaka, yüksek sıcaklıkta düşük mukavemetten yararlanmak için genellikle sıcak şekillendirilir. Ferritik ve dupleks kalitelerinin aksine, östenitik kaliteler yaklaşık 480 ° C'ye (900 ° F) kadar sıcaklıklarda ikincil fazlar oluşturmaz. Bu, östenitik kalitelerin sıcak şekillendirilmesi için bir üst sınır tanımlar. Sınır, düşük karbonlu veya stabilize edilmiş kaliteler veya sıcak şekillendirmeden sonra çözelti tavlanmış malzeme için daha yüksek olabilir.

Östenitik paslanmaz çelikler, ortam sıcaklıklarında çok yüksek sünekliğe sahiptir, bu da basit bükülmeden karmaşık derin çekme ve germe çizimine kadar soğuk şekillendirme işlemlerinde mükemmel şekillendirilebilirliğe dönüşür. Kaliteler arasındaki farklılıklar, mukavemet ve iş sertleştirme davranışındaki farklılıklar ile ilgilidir. HPASS gibi yüksek mukavemetli kaliteler daha fazla baskı gücü gerektirir veya kesit boyutu sınırlamalarına sahiptir. Tip 301 gibi yüksek sertleştirme dereceleri, streç tipi işlemleri en iyi şekilde sağlar.

Akma dayanımı ve iş sertleştirmedeki değişimler geri esneme ve son boyutlarda değişkenlik sağlar. Östenit kararsızlığı (Tip 301'de olduğu gibi) ve azot alaşımlaması (HPASS'ta olduğu gibi) akma dayanımını ve iş sertleştirme oranını arttırır. Bu yüksek mukavemetli çelikler daha yüksek şekillendirme kuvvetlerine ihtiyaç duyar ve daha elastik geri esneme gösterir, bu nedenle belirli bir profil elde etmek için aşırı bükme gereklidir. Belirtilen bileşim aralıkları içindeki azot varyasyonları, maksimum% 0.10 N'ye sahip standart sınıflarda bile şekillendirilebilirlikte önemli varyasyonlar getirebilir.

Şekil 17, tavlanmış 2 mm dubleks paslanmaz çelik sacın geri yaylanmasını Tip 316L ile karşılaştırır. Daha yüksek azot muhtevasına sahip östenitik paslanmaz çelikler ve akma dayanımını arttırmak için haddelenmiş olanlar (bakınız ASTM A666), tavlanmış standart östenitik kalitelerden daha fazla şekilde çift yönlü kalitelere benzer şekilde geri yaylanmaya sahiptir. Geri yaylanma düzgün bir şekilde hesaba katıldığında, azot alaşımlı ve soğuk işlenmiş kaliteler, kalınlığın azaltılmasına izin vererek malzeme ağırlığı ve maliyetinden tasarruf sağlar.

Bükme

Östenitik paslanmaz çelikler tavlanmış durumda küçük yarıçaplı bükülmelere kadar oluşturulabilir. Yuvarlanma yönünden bağımsız olarak, malzeme kalınlığının (1/2 t 180 ° bükülme) yarıçapı üzerinde 180 ° 'lik bir bükülme, ortak bir kabul kriteridir. Bu kriter, daha yüksek mukavemetli veya temper haddelenmiş bir malzeme için hafifçe gevşetilmelidir.

Yüksek derecede sertleştirilmiş sac bile hala büyük bir sünekliğe sahiptir. Tip 301, 304 ve 316, çeyrek-sert durumda 1/2 t 180 ° dirsekler (tavlanmış malzemenin minimum verimi yaklaşık 2.5X) ve yarı sert durumda 1t 180 ° dirsek (minimum verim yaklaşık 3.6 X tavlanmış malzemeden). Bu yedek süneklik, iş sertleştirilmiş tabakanın bükülmesine veya şekillendirilmesine izin verir ve raylı araçlar için çarpışma (darbe emilimi) sağlar.

Rulo şekillendirme Rulo şekillendirme, açılar ve kanallar gibi uzun açık şekiller üretmek için oldukça verimli ve ekonomik bir yöntemdir. Ayrıca, sırtlar veya oluklar gibi karakter çizgileri uygulayarak, mimari veya nakliye uygulamalarında gerekli kalınlığı azaltarak panelleri güçlendirmenin iyi bir yoludur. Östenitik çelikler kolayca rulo biçimindedir, ancak mukavemet ve iş sertleştirme oranındaki geniş malzeme varyasyonları, rulo biçimindeki ürünün boyut toleranslarında değişkenlik sağlar. Çelik üreticileri nikel, karbon ve azot içeriğindeki sınıf içi varyasyonları kısıtlayarak değişkenliği en aza indirir.

Çekme ve Germe

Östenitik paslanmaz çelikler arasındaki geniş süneklik ve iş sertleştirme özellikleri, çok çeşitli çekme ve gerdirme şekillendirme işlemlerine veya bunların kombinasyonlarına izin verir. Çizim için malzeme, yüksek süneklik ve düşük iş sertleştirme oranına sahip malzemeleri tercih eden minimum kenar kelepçeli bir kalıptan geçecek kadar sünekliğe sahip olmalıdır. Streç oluşturma, boş kenarın sert bir şekilde sıkıştırılmasını kullanır ve deformasyon, kalıbın içinde gerilmesi ve karşılık gelen tabaka incelmesi ile meydana gelir. Yüksek bir iş sertleştirme oranı, işlenmemiş malzemenin kırılmadan gerilmesini sağlar ve daha fazla şekillendirilmiş derinlik sağlar.

Çoğu şekillendirme işlemi, çizim ve germe kombinasyonunu kullanır, bu nedenle işlenmemiş parçanın özelliklerinin, verilen parça tasarımı ile ilgili çekme veya gerilme derecesine uyması gerekir. Farklı östenitik paslanmaz çelik kaliteleri, parça tasarımlarında geniş bir yelpazeyi kolaylaştıran çok çeşitli şekillendirme özellikleri sunar. Sac şekillendirmenin sofistike teknolojisi, standart kalite aralıkları dahilinde özel çelik bileşimleri ortaya çıkarmıştır. Örneğin, karmaşık bir lavabo hem malzeme çekme hem de esneme kabiliyeti gerektirir (bkz. Soldaki şekil). Bu ihtiyaçları karşılamak için süneklik ve iş sertleştirmeyi harmanlayan Tip 304 kompozisyonlar mevcuttur.

Bazı kaliteler, gerilmeyi artıran deformasyon martensit oluşumunu teşvik etmek için dengeli kompozisyonlara sahiptir. Örneğin, daha yüksek karbon ve daha düşük nikel içeriğine sahip Tip 301, şekillendirme ile inceltilmiş alanları güçlendiren çok yüksek bir iş sertleştirme oranına sahiptir. Bu, deformasyonu kırılmadan devam edebilmesi için zorlamayı bitişik alanlara kaydırır. Sağ üstteki şekil, çok fazla esneme ile oluşan bir ısı eşanjörünü göstermektedir. Şekillendirme sonrası profilin uzunluğu başlangıç uzunluğundan çok daha fazladır. Sadece östenitik kalitenin mükemmel sertleştirme davranışı çeliğin virajlarda kırılmadan kanalları oluşturmasını sağlar.

Sıkma işlemi yüksek süneklik ve düşük iş sertleştirme oranları gerektirir, bu nedenle bazı standart östenitik kalitelerin yüksek iş sertleştirme oranları bu işlemdeki kullanımlarını sınırlar. Kompozisyon değişiklikleri bu sorunu çözebilir. Tip 305, 309, 310 ve 904L, etkili iş sertleştirme oranını azaltan, daha kolay derin çekilen ve dönüş oluşturan alaşımlar üreten yüksek nikel içeriği (ve bazen küçük bakır ilaveleri) içerir. Yüksek süneklikleri ile bile, bu çelikler daha fazla sıkma işlemi sağlamak için ara tavlama aşamaları gerektirebilir.
 

Paslanmaz cıvatalar ve diğer bağlantı elemanları, soğuk pozisyonda (bir kalıp içinde eksenel damgalama) kolayca üretilir. Cıvata başlığının mukavemetini arttırmak için bazı iş sertleştirmeleri arzu edilir, ancak yüksek süneklik ve düşük iş sertleştirme oranları, işlemin gerçekleştirilmesini kolaylaştırır. Artan nikel (Tip 305) veya bakır (S30433, bazen “302HQ” olarak da adlandırılır) bulunan 304 tipi, kenar çatlaması riskini en aza indiren mükemmel akış özellikleri sağlar.