Термічна обробка Q550D сталь є фундаментальною для досягнення її заданих властивостей, і подальша термічна обробка може істотно змінити їх. Розуміння цього має вирішальне значення для виготовлення та застосування.
По-перше, важливо розрізняти:
Термічна обробка, застосована металургійним комбінатом для створення матеріалу Q550D «як-поставляється».
Термообробка-після доставки (наприклад, зняття напруги або повторне{1}}загартування), що виконується під час виготовлення, що змінює стан сталі.
1. Первинна термічна обробка на млині (стан «як-поставлено»)
Q550D майже виключно поставляється в одному з двох вдосконалених умов обробки:
A. Загартування та відпуск (Q&T) - Найбільш поширене
Це переважний метод для досягнення межі текучості 550 МПа з хорошою в'язкістю.
Процес: сталеву пластину нагрівають до температури аустенітизації (~900 градусів), потім швидко охолоджують (загартовують у воді або розпилювачі), щоб утворити тверду крихку мартенситну структуру. Згодом його загартовують (знову нагрівають до 550-650 градусів), щоб надати міцності та пластичності, зберігаючи високу міцність.
Вплив на властивості:
Створює основні властивості Q550D: досягає оптимального балансу між високою міцністю (550 МПа YS), хорошою пластичністю (подовження більше або дорівнює 16%) і чудовою низько{3}}температурною в’язкістю (удар -20 градусів).
Створює однорідну дрібнозернисту загартовану мартенситну або бейнітну мікроструктуру-.
Забезпечує найкраще поєднання властивостей для критичних застосувань. Це призначений стан для сталі в її конструкції.
B. Термо-механічно керований процес (TMCP) / TMCP+
Процес: поєднує контрольовану прокатку (деформацію) при певних температурах із прискореним охолодженням. Після цього може бути легке загартування.
Вплив на властивості:
Досягає високої міцності завдяки подрібненню зерна та дислокаційному зміцненню.
Загалом забезпечує кращу зварюваність, ніж сталь Q&T того самого сорту завдяки нижчому вуглецевому еквіваленту (CEV).
Міцність може бути дуже хорошою, але мікроструктура менш однорідна, ніж у Q&T. Властивості «фіксуються» контрольованим прокатуванням і охолодженням; подальше нагрівання може їх погіршити.
2. Вплив термічної обробки-після доставки (під час виготовлення)
Будь-яке значне нагрівання Q550D після доставки змінить його ретельно розроблену мікроструктуру. Ефекти залежать від максимальної температури (Tp), досягнутої в зоні-термічного впливу (HAZ) або під час обробки всього-компонента.
| Тип термічної обробки | Типова темп. Діапазон | Вплив на властивості Q550D (у зоні нагріву) | Причина та наслідки |
|---|---|---|---|
| Зварювання | Розплавляється та створює широкий ЗТВ | Створює градієнт властивостей. ЗТВ біля зварного шва може стати м’якшим (нижча міцність) або крихкішим (нижча в’язкість), ніж основний метал, утворюючи «слабку ланку». | Термічний цикл-загартовує або повторно-аустенізує та перетворює оригінальну мікроструктуру Q&T/TMCP. Це головна проблема у виготовленні. |
| Зняття напруги (термообробка після-зварювання - PWHT) | ~550-620 градусів | Знижує текучість і міцність на розрив (може впасти на 30-80 МПа), може трохи підвищити міцність. | Додатково гартує мартенсит/бейніт, викликаючи укрупнення зміцнювальних карбідів. Проект повинен враховувати цю втрату міцності. |
| Гаряче формування/згинання | >700 градусів | Повністю скидає мікроструктуру. Повітряне-охолодження призводить до низької міцності та в’язкості. Необхідно повторно -загартувати та загартувати. | Руйнує оригінальну структуру Q&T/TMCP, утворюючи грубу, слабку мікроструктуру при охолодженні. |
| Місцеве вирівнювання полум'я | До ~700-800 градусів | Створює локалізовану м'яку зону зі зниженою міцністю та змінною міцністю. | Подібно до сильного ефекту HAZ. Вимагає ретельної процедури та можливого ремонту. |
3. Основні міркування та вказівки для виробників
НЕ припускайте, що його можна-вільно нагрівати:На відміну від нормалізованих сталей, властивості Q550D єчутливий-до тепла. Клас міцності "D" після зварювання гарантується лише за умови дотримання правильних процедур.
Зварювання є критичною операцією:
Використовуйте зварювання з низьким-нагріванням. Перевага надається таким методам, як зварювання під флюсом (SAW) загартованим дротом або дугове зварювання газовим металом (GMAW).
Суворий контроль попереднього нагріву та проміжного проходу: необхідний для запобігання холодному розтріскуванню,-спричиненому воднем (через його високу здатність до гартування).
Використовуйте відповідні витратні матеріали високої -міцності: електроди/дроти мають бути визначені для сталей марки -550 МПа (наприклад, ER110S-G тощо).
Термообробка після-зварювання (PWHT):
Не завжди потрібний, але використовується для складних з’єднань або товстих секцій для зменшення залишкових напруг.
Необхідно враховувати при проектуванні через пов’язане зниження міцності. Гарантовані властивості сталі після PWHT можуть відрізнятися від-стану при поставці.
Уникайте гарячого формування, якщо після цього не буде повного повторного-Q&T: якщо компонент має бути гарячим-формованим, уся деталь, імовірно, потребуватиме повного повторного-загартування та відпустки, що є основним процесом промислової термічної обробки.
Короткий опис змін власності
Корисні ефекти (при правильному застосуванні):
Правильний відпуск (млином) створює оптимальний набір властивостей.
Правильна PWHT може підвищити міцність і зняти шкідливі напруги ціною певної міцності.
Шкідливі наслідки (яких слід уникати/контролювати):
Неконтрольовані термічні цикли зварювання створюють м’які та/або крихкі зони в ЗТВ.
Excessive heat (>Ac1, ~720 градусів ) без подальшого контрольованого охолодження руйнує початкову високо-мікроструктуру, що призводить до серйозного погіршення властивостей.
По суті, термічна обробка Q550D — це палка з двома кінцями. Процес Q&T на млині надає йому чудових властивостей, але подальше нагрівання виробництва має ретельно контролюватися, щоб уникнути погіршення цих самих властивостей. Стандарти виробництва (як-от AWS D1.1) і вказівки виробника сталі містять основні процедури.