1.Qual è la causa principale?
L'acciaio ha una struttura cristallina cubica-a corpo centrato. In questa struttura, la capacità delle dislocazioni di spostarsi tra gli atomi diminuisce significativamente al diminuire della temperatura.
Quando la temperatura scende al di sotto di un determinato valore critico (chiamato temperatura di transizione duttile-fragile), il materiale passa dalla frattura duttile (accompagnata da una significativa deformazione plastica) alla frattura fragile (frattura improvvisa con quasi nessuna deformazione plastica).
2.Quali sono gli effetti aggravanti del processo di laminazione a freddo?
Incrudimento: la laminazione a freddo è un processo di deformazione plastica a temperatura ambiente, che porta alla distorsione dei grani e all'aumento della densità delle dislocazioni, migliorando così la resistenza e la durezza del materiale, ma riducendo la plasticità e la tenacità. Questo stato intrinseco di bassa plasticità peggiora ulteriormente alle basse temperature.
Stress interno: il processo di laminazione a freddo lascia uno stress interno significativo all'interno del materiale, che può favorire l'innesco e la propagazione delle cricche a basse temperature.
3.Quali sono i principali fattori che influenzano?
Composizione chimica:
Contenuto di carbonio: un contenuto di carbonio più elevato generalmente porta a una temperatura di transizione duttile-fragile più elevata e a una fragilità a bassa-temperatura più pronunciata.
Elementi di impurità: Gli elementi di impurità come fosforo, zolfo e azoto aumentano significativamente la tendenza alla fragilità a freddo dell'acciaio.
Elementi di lega: l'aggiunta di elementi come nichel e manganese può affinare la dimensione dei grani, abbassare la temperatura di transizione duttile-fragile e migliorare la tenacità alle basse-temperature.
Microstruttura:
Dimensione della grana: la grana fine può migliorare la tenacità e abbassare la temperatura di transizione duttile-fragile. La ricottura di ricristallizzazione dopo la laminazione a freddo può migliorare ulteriormente la tenacità.
Tipo di microstruttura: gli acciai ferritici mostrano una fragilità più pronunciata alle basse-temperature, mentre gli acciai inossidabili austenitici (come il 304), grazie alla loro struttura cubica-centrata sulla faccia, in genere mantengono una buona tenacità alle basse temperature.
Temperatura di servizio: più bassa è la temperatura, più grave è la diminuzione della tenacità. Diversi gradi di acciaio hanno le loro specifiche temperature di servizio minime.
4.Quali sono alcune contromisure nelle applicazioni ingegneristiche?
Selezione del materiale: negli ambienti a bassa-temperatura (come strutture esterne in regioni fredde, recipienti a pressione criogenici e apparecchiature di trasporto), è necessario selezionare l'acciaio criogenico.
Ad esempio, il Q345D/E (corrispondente al vecchio grado 16MnDR) è un acciaio basso-legato-ad alta resistenza. Le lettere "D" ed "E" nella designazione del grado rappresentano i requisiti di resistenza all'impatto rispettivamente a -20 gradi e -40 gradi.
Per gli ambienti criogenici (come le apparecchiature per il gas naturale liquefatto), sono necessari acciaio inossidabile austenitico o leghe di nichel.
Trattamento termico: la ricottura dell'acciaio laminato a freddo- può eliminare l'incrudimento e ripristinare plasticità e tenacità.
Progettazione e produzione: evita intagli taglienti e concentrazioni di stress, controlla rigorosamente i processi di saldatura (per prevenire l'infragilimento-delle zone interessate dal calore) ed esegui test di impatto a bassa-temperatura per garantire la sicurezza.
5. Quanto è resistente il coil laminato a freddo-in un ambiente a bassa-temperatura?
A causa delle caratteristiche di lavorazione, i coils laminati a freddo-hanno intrinsecamente una tenacità inferiore rispetto ai coils laminati a caldo-o ricotti. Questa diminuzione della tenacità (maggiore fragilità) è ancora più pronunciata alle basse temperature. Pertanto, quando si utilizza acciaio laminato a freddo-in condizioni di bassa-temperatura, la scelta del materiale non dovrebbe basarsi esclusivamente sulle prestazioni a-temperatura ambiente. La sua temperatura di transizione duttile-fragile deve essere attentamente considerata e devono essere selezionati materiali che soddisfino i corrispondenti standard di tenacità alle basse{9}}temperature. Potrebbe essere necessario un trattamento termico per migliorare le prestazioni. Nelle applicazioni pratiche, i requisiti per l'energia di impatto a bassa-temperatura dei materiali negli standard e nelle specifiche di settore pertinenti (come GB/T 150 "Recipienti a pressione", EN 10028, ecc.) devono essere seguiti rigorosamente.