Между химическим составом стали (особенно содержанием углерода и марганца) и механическими свойствами (предел текучести, предел прочности и относительное удлинение), определяющими качество штамповки, имеется определенная зависимость.
Высокое содержание углерода в холоднокатаной стали повышает твердость металла и увеличивает брак по разрывам при штамповке. Пределы текучести и прочности с увеличением в стали содержания углерода повышаются, а относительное удлинение и глубина вытяжки значительно снижается.
Марганец, так же как и углерод, влияет на прочность стали, но в меньшей степени. При этом марганец оказывает благотворное влияние на условие рекристаллизации и роста зерна феррита. Марганец связывает серу и кислород, образуя соединения MnS и MnO. Эти соединения, растворенные в α-железа при температуре нагрева сляба 1250 0С, выделяются во время медленного охлаждения горячекатаной полосы после смотки ее в рулон. Чем полнее происходит выделение частиц данных соединений на границах зерен, тем в большей степени улучшаются условия роста зерна феррита при рекристаллизации. Если марганца недостаточно для связывания серы в MnS и кислорода в MnO, то сера может образовывать сульфиды железа, которые улучшают образование зародышей и приводят к уменьшению размера зерен. Наличие свободного марганца в стали при его содержании, больше, чем это необходимо для связывания серы и кислорода, будет также замедлять рост зерна. Кроме того, содержание марганца в количестве 0,35-0,45 % заметно уменьшает коэффициент анизотропии R.
Азот, а также его соединения с другими элементами, образующиеся в расплаве на промежуточных стадиях обработки стали и даже в готовой продукции весьма влияют на свойства стали. Оптимальное содержание азота в спокойной и полуспокойной стали составляет 0,003 %, углерода 0,02-0,04 %, так как выплавка с таким низким содержанием углерода и азота несколько затруднительна, применяют сталь с содержанием 0,03-0,07 % С и 0,004-0,007 % N.
Содержание алюминия оказывает меньшее влияние на механические свойства стали по сравнению с углеродом и азотом. Снижение содержания алюминия до определенного предела приводит к повышению уровня физико-механических свойств, но при содержании растворенного алюминия менее 0,002 % механические свойства ухудшаются. В свою очередь, удаление азота введением нитридообразующих элементов, например, алюминия, исключает развитие деформационного старения стали. Образующиеся при отжиге рулонов холоднокатаных стальных полос нитриды алюминия упрочняют готовую сталь и способствуют получению в структуре стали вытянутого зерна феррита, а также благоприятной для вытяжных операций кристаллографической ориентировкой. В результате сталь, легированная алюминием в количестве 0,02-0,07 % для подавления процесса старения, оказывается пригодной и для особо сложной вытяжки.
Ограничение в стали содержания кремния и фосфора, оказывающие заметное влияние на упрочнение, необходимо для обеспечения высокой пластичности стали.
Полезная литература:
- Юдин М.И. и др. Рулонный способ производства холоднокатаных листов. М., — Металлургия, 1966, 150 с.
- Железнов Ю.Д. и др. Совершенствование производства холоднокатаной листовой стали. М., — Металлургия, 1982, 232 с.
- Тода К. и др. Свойства очищенной стальной полосы для глубокой вытяжки. – Черные металлы, 1976, № 25-26
- Гусева С.С. и др. Непрерывная термическая обработка автолистовой стали. М, — Металлургия, 1979, 224 с.
- Беняковский М.А. Производство автомобильного листа. М, — Металлургия, 1979, 255 с.
Рекомендуем ознакомиться со статьями:
- Исследование механических свойств металла. Модель управления свойствами
- Термический отжиг в колпаковых печах и структура металла (краткий обзор)
- Влияние холодной прокатки на структуру и свойства металла (краткий обзор)
- Металлургия (фото приколы)
- Качество металла. Квалиметрический метод на практике. Часть 2
