1. Temel sebep nedir?
Çelik, cisim-merkezli kübik kristal yapıya sahiptir. Bu yapıda dislokasyonların atomlar arasında hareket etme yeteneği sıcaklık düştükçe önemli ölçüde azalır.
Sıcaklık belirli bir kritik değerin (sünek-kırılgan geçiş sıcaklığı olarak adlandırılır) altına düştüğünde, malzeme sünek kırılmadan (önemli plastik deformasyonun eşlik ettiği) gevrek kırılmaya (neredeyse hiç plastik deformasyon olmadan ani kırılma) geçiş yapar.
2.Soğuk haddeleme işleminin ağırlaştırıcı etkileri nelerdir?
İş sertleşmesi: Soğuk haddeleme, oda sıcaklığında bir plastik deformasyon işlemidir; bu, tane bozulmasına ve dislokasyon yoğunluğunun artmasına neden olur, böylece malzemenin mukavemeti ve sertliği artar, ancak plastisite ve tokluk azalır. Bu doğal düşük plastisite durumu, düşük sıcaklıklarda daha da kötüleşir.
İç gerilim: Soğuk haddeleme işlemi malzeme içinde önemli miktarda iç gerilim bırakır ve bu da düşük sıcaklıklarda çatlağın başlamasını ve yayılmasını teşvik edebilir.
3. Etkileyen temel faktörler nelerdir?
Kimyasal Bileşimi:
Karbon İçeriği: Daha yüksek karbon içeriği genellikle daha yüksek sünek-kırılgan geçiş sıcaklığına ve daha belirgin düşük-sıcaklık kırılganlığına yol açar.
Safsızlık Elementleri: Fosfor, kükürt ve nitrojen gibi yabancı maddeler çeliğin soğuk kırılganlık eğilimini önemli ölçüde artırır.
Alaşım Elementleri: Nikel ve manganez gibi elementlerin eklenmesi tane boyutunu inceltebilir, sünek-kırılgan geçiş sıcaklığını düşürebilir ve düşük-sıcaklıktaki dayanıklılığı geliştirebilir.
Mikro yapı:
Tane Boyutu: İnce taneler dayanıklılığı artırabilir ve sünek-kırılgan geçiş sıcaklığını düşürebilir. Soğuk haddelemeden sonra yeniden kristalleştirme tavlaması tokluğu daha da artırabilir.
Mikroyapı Türü: Ferritik çelikler daha belirgin düşük-sıcaklık kırılganlığı sergilerken östenitik paslanmaz çelikler (304 gibi) yüzey merkezli kübik yapıları nedeniyle genellikle düşük sıcaklıklarda iyi tokluğu korurlar.
Servis Sıcaklığı: Sıcaklık ne kadar düşük olursa tokluktaki azalma o kadar şiddetli olur. Farklı çelik kalitelerinin kendine özgü minimum servis sıcaklıkları vardır.
4.Mühendislik uygulamalarında alınacak bazı önlemler nelerdir?
Malzeme Seçimi: Düşük- sıcaklıktaki ortamlarda (soğuk bölgelerdeki dış mekan yapıları, kriyojenik basınçlı kaplar ve ulaşım ekipmanları gibi) kriyojenik çelik seçilmelidir.
Örneğin, Q345D/E (eski kalite 16MnDR'ye karşılık gelir) düşük-alaşımlı, yüksek-mukavemetli bir çeliktir. Sınıf tanımındaki "D" ve "E", sırasıyla -20 derece ve -40 derecedeki darbe dayanıklılığı gereksinimlerini temsil eder.
Kriyojenik ortamlar için (sıvılaştırılmış doğal gaz ekipmanı gibi), östenitik paslanmaz çelik veya nikel alaşımları gereklidir.
Isıl İşlem: Soğuk-haddelenmiş çeliğin tavlanması, işlenme sertleşmesini ortadan kaldırabilir ve plastisite ve tokluğu geri kazandırabilir.
Tasarım ve Üretim: Keskin çentiklerden ve gerilim yoğunlaşmalarından kaçının, kaynak işlemlerini sıkı bir şekilde kontrol edin (ısıdan-etkilenen bölgenin gevrekleşmesini önlemek için) ve güvenliği sağlamak için düşük-sıcaklık darbe testleri yapın.
5.Düşük sıcaklıktaki bir ortamda soğuk-haddelenmiş rulo ne kadar-zorludur?
İşleme özellikleri nedeniyle, soğuk-haddelenmiş rulolar doğası gereği sıcak-haddelenmiş veya tavlanmış rulolara göre daha düşük tokluğa sahiptir. Dayanıklılıktaki bu azalma (kırılganlığın artması) düşük sıcaklıklarda daha da belirgindir. Bu nedenle, soğuk-haddelenmiş çeliği düşük-sıcaklık koşullarında kullanırken, malzeme seçimi yalnızca oda-sıcaklığı performansına dayanmamalıdır. Sünek-kırılgan geçiş sıcaklığı tamamen dikkate alınmalı ve karşılık gelen düşük-sıcaklık tokluğu standartlarını karşılayan malzemeler seçilmelidir. Performansı artırmak için ısıl işlem gerekebilir. Pratik uygulamalarda, ilgili endüstri standartları ve spesifikasyonlarındaki (GB/T 150 "Basınçlı Kaplar", EN 10028 vb.) malzemelerin düşük sıcaklık darbe enerjisine yönelik gereksinimlerine sıkı bir şekilde uyulmalıdır.