Kugleglødning skal forbedre koldformbarheden af mellem-kulstofstål og legeret stål.
I praksis bruges sfæroidiseringsgraden dog undertiden som eneste mål: Opfylder den og hårdheden kravene, antages materialet at være let at koldstukke.
Produktionen kan vise noget andet.
Materialer af samme stålkvalitet med lignende hårdhed og samme sfæroidiseringsgrad kan forme forskelligt. Nogle kræver større maskinkraft, udfylder komplekse områder dårligere og viser større last- og dimensionsvariation ved kontinuerlig drift.
Det afgørende er:
Samme sfæroidiseringsgrad betyder hverken samme samlede mikrostruktur eller samme koldstukningsadfærd.
Et: Sfæroidiseringsgraden er kun en del af strukturvurderingen
Ved kugleglødning omdannes uhensigtsmæssige lamel- og kædeformede karbider gradvis gennem opsplitning, opløsning, genudfældning og sammenvoksning til partikler med afrundet eller næsten kugleformet form i ferritmatricen.
Det er især karbidernes form, størrelse og fordeling, der ændres.
Vurderingen skal derfor ud over en andel omfatte mindst tre forhold:
- Form: Er karbiderne afrundede, eller findes der rester af lameller, kæder eller netværk?
- Størrelse: Er partiklerne for fine og tætliggende, eller findes der lokalt grove karbider?
- Fordeling: Er karbiderne ensartet fordelt ved overfladen, midt på radius og i kernen?
Bemærk især:
Finere karbider er ikke altid bedre, og grovere er ikke altid dårligere.
Meget fine, tætliggende partikler kan øge deformationsmodstanden. Lokalt grove partikler eller klynger kan give ukoordineret deformation.
Det er kombinationen af størrelse, indbyrdes afstand og fordeling, der påvirker formningen.
To: Samme sfæroidiseringsgrad kan dække over forskellig ferrittilstand
En sfæroidiseret struktur består ikke kun af karbider.
Karbiderne påvirker deformationen, mens ferritmatricen bærer hovedparten af den plastiske strømning.
Ferritkornstørrelse, blødgøring, resterende deformationshærdning og strukturens ensartethed påvirker koldstukningen.
Selv lignende kugleglødningsforløb kan give forskellig sfæroidisering og matrixblødgøring, hvis udgangsstrukturen efter varmvalsning er forskellig.
To lignende mikrobilleder sikrer derfor ikke samme strømning i værktøjet.
Tre: Ét synsfelt repræsenterer ikke hele tværsnittet
Et enkelt valgt synsfelt kan overse lokale klynger, båndstruktur og lamelrester.
Ét godkendt sted beviser ikke ensartethed over hele tværsnittet, og ét tværsnit beviser ikke ensartethed i hele rullen.
En teknisk vurdering bør også omfatte:
- Forskelle mellem overflade, midtradius og kerne;
- Ensartethed mellem forskellige rulleafsnit;
- Sammenhæng mellem normale og afvigende afsnit.
Derfor kan koldstukningen være vanskelig, selv om certifikatet og et enkelt mikrobillede opfylder kravene.
Fire: Hvorfor formes materialer forskelligt ved lignende hårdhed?
Hårdhed er vigtig, men måles kun ved et begrænset antal steder.
Koldstukning indebærer stor, fortløbende plastisk deformation. Materialet skal både begynde at strømme og tåle yderligere deformation og deformationshærdning i senere stationer.
To batch med lignende hårdhed kan derfor opføre sig ens i første trin, men udvikle forskellige laster, udfyldning og værktøjstemperaturer ved mere krævende trin.
En tungt belastet maskine beviser dog ikke straks en materialefejl.
Værktøjstilstand, smøreforsyning, maskinstivhed, koaksialitet og driftstemperatur påvirker også lasten.
Fem: Forbind mikrostrukturen med den faktiske produktion
Sfæroidiseringsgrad, hårdhed eller ét mikrobillede er ikke tilstrækkeligt til at afgøre egnetheden.
En mere brugbar vurdering sammenholder:
- Mikrostruktur og hårdhedsfordeling;
- Forskelle mellem normale og afvigende afsnit;
- Lastvariation på koldstukningsmaskinen;
- Udfyldning, dimensioner og værktøjets temperaturstigning;
- Station, tidspunkt og rulleafsnit, hvor fejlen opstår.
Strukturens egnethed skal efterprøves gennem materialets strømning i værktøjet.
Ingeniørens vurdering
Sfæroidiseringsgraden er et vigtigt strukturmål, men giver ikke det endelige svar på formbarheden.
Koldstukningen afhænger af karbidform, størrelse og fordeling, ferritmatricen, ensartethed i tværsnit og rulle samt samspillet med processen.
Kapitel fire har derfor én hovedpointe:
Sfæroidiseringsgraden beskriver en del af strukturen. Koldstukningen efterprøver hele strukturens faktiske deformationsevne.
Hvis både grad og hårdhed er godkendt, men formningen stadig er vanskelig, hjælper gentagne målinger samme sted sjældent. Find sammenhængen mellem strukturforskelle, rulleafsnit og produktionsfejl.