Tujuan penyepuhlindapan sferoid adalah untuk memperbaiki keboleh-bentukan sejuk pada keluli karbon sederhana dan keluli aloi.
Namun, ketika menilai bahan di tapak, “kadar sferoid” sering dianggap sebagai satu-satunya penunjuk. Selagi kadar sferoid dan kekerasan memenuhi syarat, maka dikira bahan tersebut pasti sesuai untuk penempaan kepala sejuk.
Dalam pengeluaran sebenar, keadaannya tidak semestinya begitu.
Pada keluli dengan gred yang sama, walaupun kekerasannya hampir serupa dan kadar sferoidnya juga sama, ada bahan yang mudah dibentuk dan diproses; namun ada pula yang membuat mesin bekerja lebih keras, bahagian kompleks sukar terisi sepenuhnya, malah selepas pengeluaran berterusan, beban serta dimensi produk lebih mudah berubah-ubah.
Kuncinya ialah:
Kadar sferoid yang sama tidak semestinya bermaksud keadaan mikrostruktur yang sama, apatah lagi prestasi penempaan kepala sejuk yang serupa.
I. Kadar Sferoid Hanya Sebahagian Daripada Penilaian Mikrostruktur
Tujuan utama penyepuhlindapan sferoid ialah menjadikan karbida dalam keluli yang pada asalnya berbentuk lamelar atau berantai—yang kurang menguntungkan—melalui proses pecahan, pelarutan, pemendapan semula serta penggabungan, sehingga secara berperingkat membentuk karbida berbutir atau hampir sfera yang tersebar merata dalam matriks ferit.
Perubahan utama di sini melibatkan bentuk, saiz dan taburan karbida.
Oleh itu, dalam menilai mikrostruktur sferoid, kita tidak boleh hanya bergantung pada satu peratusan sahaja; sekurang-kurangnya tiga aspek tambahan juga perlu diberi perhatian:
- Bentuk: Adakah karbida bulat sempurna atau masih terdapat ciri-ciri lamelar, berantai atau berserat rangka?
- Saiz: Adakah zarah karbida terlalu halus dan terlalu padat? Atau adakah terdapat karbida yang besar secara setempat?
- Taburan: Adakah karbida tersebar secara seragam? Adakah keadaan di permukaan, bahagian tengah jejari dan teras adalah sama?
Sekali lagi perlu ditekankan:
Karbida bukanlah semakin halus semakin baik, dan bukan juga semakin kasar semakin buruk.
Zarah karbida yang terlalu halus dan terlalu padat boleh meningkatkan rintangan semasa pembentukan; manakala karbida yang besar secara setempat atau berkumpul dalam kelompok pula boleh menyebabkan ketidakseragaman semasa pembentukan.
Yang benar-benar mempengaruhi prestasi penempaan kepala sejuk ialah gabungan antara saiz karbida, jarak antara butiran serta keadaan taburannya.
II. Dengan Kadar Sferoid yang Sama, Keadaan Ferit Juga Mungkin Berbeza
Mikrostruktur sferoid bukan hanya terdiri daripada karbida semata-mata.
Dalam proses penempaan kepala sejuk, karbida mempengaruhi perubahan bentuk bahan, sementara matriks ferit pula bertanggungjawab terhadap aliran plastik utama.
Saiz butiran ferit, tahap pelembutan yang mencukupi, baki pengerasan kerja serta keseimbangan mikrostruktur keseluruhan, semuanya akan mempengaruhi sama ada bahan tersebut mudah dibentuk atau tidak.
Bahkan jika menggunakan proses penyepuhlindapan sferoid yang serupa, jika struktur asal keluli selepas kerja panas (rolling) oleh kilang keluli berbeza, maka hasil akhir penaik-anil serta tahap pelembutan matriks ferit juga mungkin berbeza.
Oleh itu, walaupun dua imej mikrostruktur tampak serupa, keupayaan aliran sebenar bahan dalam acuan tetap mungkin berbeza.
III. Satu medan pandangan tidak mewakili keseluruhan keratan rentas
Jika hanya satu kedudukan dan satu medan pandangan dipilih untuk mengambil gambar mikrostruktur, kemungkinan besar kita tidak akan dapat melihat pengumpulan tempatan, taburan berbentuk jalur atau mikrostruktur berlamela baki.
Satu kedudukan yang memenuhi piawaian tidak membuktikan bahawa seluruh keratan rentas adalah seragam sepenuhnya; begitu juga, satu keratan rentas yang baik tidak menjamin bahawa keseluruhan gulungan bahan bebas daripada variasi.
Untuk membuat penilaian yang lebih profesional, perlu mengambil kira:
- Perbezaan struktur antara permukaan luar, bahagian tengah jejari dan teras;
- Keadaan sama rata di setiap bahagian gulungan;
- Kemungkinan adanya hubungan antara bahagian normal dengan bahagian abnormal.
Inilah sebabnya walaupun sijil bahan dan gambar mikrostruktur tunggal semuanya memenuhi syarat, keadaan penempaan kepala sejuk masih boleh menjadi sukar di tapak kerja.
IV. Kekerasan hampir sama, tetapi mengapa ada yang mudah dibentuk melalui penempaan kepala sejuk dan ada yang sukar?
Kekerasan memang penting, namun ia hanyalah hasil ujian pada lokasi-lokasi tertentu sahaja.
penempaan kepala sejuk melibatkan proses ubah bentuk plastik secara berterusan. Bahan bukan sahaja perlu mula mengalir, malah harus bertahan terhadap peningkatan beban ubah bentuk serta pengerasan akibat pemprosesan yang semakin meningkat di setiap stesen berikutnya.
Oleh itu, bagi dua kelompok bahan yang memiliki kekerasan hampir sama, prestasi pada stesen pertama mungkin agak serupa; namun apabila memasuki stesen dengan jumlah ubah bentuk tinggi atau proses pembentukan yang rumit, beban kerja, pengisian dan kenaikan suhu acuan mungkin akan mula menunjukkan perbezaan yang ketara.
Namun, jika mesin menghadapi kesukaran semasa penempaan kepala sejuk, kita tidak boleh serta-merta menyimpulkan bahawa masalah tersebut disebabkan oleh bahan sahaja.
Keadaan acuan, bekalan pelinciran, kekakuan peralatan, ketepatan sumbu serta suhu semasa pengeluaran berterusan turut mempengaruhi beban sebenar yang ditanggung.
V. Akhirnya, perlu dilihat sama ada struktur mikro sesuai dengan keadaan sebenar di tapak
Untuk menilai sama ada struktur sferoid sesuai digunakan dalam proses penempaan kepala sejuk, kita tidak boleh hanya bergantung pada kadar sferoidisasi, kekerasan atau satu gambar mikrostruktur sahaja.
Penilaian yang lebih berkesan ialah dengan membandingkan maklumat berikut secara keseluruhan:
- Taburan struktur mikro dan kekerasan;
- Perbezaan antara bahagian normal dan abnormal;
- Perubahan beban pada peralatan penempaan kepala sejuk;
- Pengisian produk, dimensi serta kenaikan suhu acuan;
- Stesen, masa serta bahagian gulungan di mana kecacatan mula muncul.
Adakah struktur mikro benar-benar baik atau tidak, akhirnya perlu disahkan melalui keadaan aliran bahan selepas memasuki acuan.
Pandangan Jurutera
Kadar sferoidisasi merupakan petunjuk penting dalam menilai struktur sferoid, tetapi ia bukanlah jawapan mutlak bagi prestasi penempaan kepala sejuk.
Apa yang benar-benar menentukan sama ada sesuatu bahan sesuai untuk dibentuk melalui penempaan kepala sejuk atau tidak adalah bentuk, saiz dan taburan karbida, keadaan matriks ferit, kehomogenan keratan rentas dan gulungan, serta kesesuaian antara bahan dengan proses sebenar yang digunakan.
Oleh itu, dalam Bab Keempat ini cukup ingat satu perkataan sahaja:
Kadar sferoidisasi hanya mencerminkan keadaan sebahagian struktur; untuk menilai sama ada sesuatu bahan sesuai dibentuk melalui penempaan kepala sejuk atau tidak, yang diuji adalah keupayaan sebenar seluruh struktur untuk mengalami ubah bentuk.
Jika kadar sferoidisasi dan kekerasan kedua-duanya memenuhi piawaian, tetapi bahan masih sukar dibentuk melalui penempaan kepala sejuk, maka pemeriksaan ulang pada lokasi yang sama biasanya tidak memberi makna. Apa yang diperlukan ialah mengenal pasti hubungan sebenar antara perbezaan struktur, bahagian bahan dan keadaan abnormal di tapak kerja.