1. Quel est le principe de base derrière la manière dont la teneur en carbone affecte la dureté des bobines laminées à froid ?
Renforcement des solutions solides : les atomes de carbone existent sous forme de solutions solides interstitielles au sein du réseau de ferrite. Parce que les atomes de carbone sont beaucoup plus petits que les atomes de fer, ils déforment le réseau du fer, créant des champs de contraintes localisés et entravant le mouvement des dislocations. Cette distorsion du réseau augmente la résistance du matériau à la déformation plastique, ce qui se traduit par une dureté et une résistance améliorées.
Renforcement par transformation de phase et détermination de la microstructure : La teneur en carbone détermine la microstructure de l'acier :
Acier à très-faible teneur en carbone (C ≤ 0,01 %) : la microstructure est presque 100 % de ferrite. La ferrite elle-même est relativement molle et possède une dureté extrêmement faible.
Acier à faible teneur en carbone (C 0,02 % ~ 0,15 %) : Ferrite + une petite quantité de perlite. La perlite est un mélange en couches de ferrite et de cémentite (Fe₃C, un composé extrêmement dur) et sa dureté est bien supérieure à celle de la ferrite.
Acier au carbone moyen (C 0,25 % ~ 0,60 %) : la proportion de perlite est considérablement augmentée, ce qui entraîne une dureté modérée.
Acier à haute teneur en carbone (C > 0,60 %) : Plus de cémentite apparaît dans la microstructure, et même des carbures en réseau ou granulaires se forment, entraînant une augmentation significative de la dureté.
2.Quelle est la relation quantitative entre la teneur en carbone et la dureté des bobines laminées à froid ?
Conversion de dureté : en prenant comme exemple des bobines recuites-laminées à froid :
Acier à faible-carbone (par exemple, SPCC, C ≤ 0,12 %) : dureté d'environ HRB 50-70
Acier au carbone moyen-(par exemple, 45#, C 0,42 % ~ 0,50 %) : dureté recuite d'environ HRB 80-90
Acier à haute teneur en carbone (par exemple, 65 Mn, C 0,62 % ~ 0,70 %) : la dureté recuite peut atteindre HRB 90-100 ou plus
Durcissement supplémentaire au laminage à froid : pour les-bobines laminées à froid, dureté finale=(dureté matricielle déterminée par la teneur en carbone) + (écrouissage contribué par le taux de réduction du laminage à froid-). Au même taux de réduction du laminage à froid-, pour chaque augmentation de 0,1 % de la teneur en carbone, la dureté (HV) peut augmenter de 20 à 40 points.
Nonlinear Characteristics: In the high-carbon range (>0,8%C), la pente d'augmentation de la dureté a tendance à s'aplatir en raison de la présence de cémentite en réseau dans la microstructure, et peut même conduire à une fragilité accrue plutôt qu'à une augmentation linéaire de la dureté.
3. Quelles sont les différences dans les taux d’écrouissage ?
Acier à faible-carbone : possède une capacité d'écrouissage relativement faible. La dureté augmente après le laminage à froid, mais le taux de durcissement est lent, ce qui permet des taux de réduction élevés sans se fissurer facilement.
Acier à haute teneur en carbone : possède un taux d'écrouissage extrêmement élevé. En raison de la grande quantité de perlite et de carbures déjà présents dans la microstructure initiale, le mouvement des dislocations est plus sévèrement entravé lors du laminage à froid, ce qui entraîne une forte augmentation de la dureté avec l'augmentation du taux de réduction, et il est plus probable qu'elle atteigne la saturation.
4.Quelles sont les différences de dureté en fonction de l'état de livraison ?
État recuit : ramolli pour faciliter le traitement et le formage ultérieurs.
1/4 dur, 1/2 dur : Dureté intermédiaire obtenue par contrôle du taux de réduction du laminage à froid.
État entièrement dur : La dureté atteint la valeur maximale pour cette teneur en carbone après un laminage à froid avec un taux de réduction important.
5.Comment sélectionner la teneur en carbone et le processus en fonction des exigences de dureté lors de la production ou de l'application ?
Conception de la composition :
Pour les applications nécessitant une dureté extrêmement élevée (par exemple, bandes d'acier à ressort, lames de coupe) : un acier à haute teneur en carbone - (par exemple, 65 Mn, C75S, SK5) doit être sélectionné, car l'écrouissage à lui seul ne peut pas augmenter la dureté de l'acier à faible teneur en carbone-au niveau requis.
Pour les applications nécessitant une excellente formabilité (par exemple, des-pièces embouties) : il faut utiliser de l'acier à ultra-faible-carbone ou à faible-carbone, car le recuit ne peut pas éliminer la perte de plasticité causée par une teneur élevée en carbone.
Rémunération du processus :
Ajustement du recuit : dans les processus de recuit continu ou de type cloche-, si une teneur élevée en carbone dans une chaleur particulière est détectée, entraînant une dureté élevée, la température de recuit peut être augmentée de manière appropriée ou le temps de maintien prolongé pour réduire la dureté par recristallisation et sphéroïdisation.
Traitement thermique : pour les aciers à moyenne- et à haute-carbone, un « recuit critique » ou un « recuit isotherme » est parfois utilisé pour obtenir une microstructure spécifique (par exemple, un sorbite) afin d'équilibrer la dureté et la ténacité.
Critères de qualité :
La dureté des bobines-laminées à froid ne peut pas être simplement déduite de la teneur en carbone. Pour une même teneur en carbone, la dureté finale peut varier considérablement en raison des différences dans les processus de réduction par laminage à froid et de recuit.
Lors de la sélection des matériaux, les utilisateurs doivent prêter attention à la fois à la qualité (plage de teneur en carbone correspondante) et à l'état de livraison (recuit, 1/4 dur, 1/2 dur, entièrement dur, etc.).