1. ما هو السبب الجذري؟
يمتلك الفولاذ هيكلًا-بلوريًا مكعبًا يتمركز في المركز. في هذا الهيكل، تتناقص قدرة الانخلاعات على التحرك بين الذرات بشكل ملحوظ مع انخفاض درجة الحرارة.
عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من قيمة حرجة معينة (تسمى درجة الحرارة الانتقالية الهشة-المرنة)، تنتقل المادة من الكسر المرن (المصحوب بتشوه لدن كبير) إلى الكسر الهش (كسر مفاجئ مع عدم وجود تشوه لدن تقريبًا).
2. ما هي الآثار المتفاقمة لعملية الدرفلة على البارد؟
تصلب العمل: الدرفلة على البارد هي عملية تشوه البلاستيك في درجة حرارة الغرفة، مما يؤدي إلى تشويه الحبوب وزيادة كثافة الخلع، وبالتالي تحسين قوة وصلابة المادة، ولكن يقلل من اللدونة والمتانة. وتزداد حالة اللدونة المنخفضة المتأصلة سوءًا عند درجات الحرارة المنخفضة.
الإجهاد الداخلي: تترك عملية الدرفلة على البارد إجهادًا داخليًا كبيرًا داخل المادة، مما قد يشجع على بدء التشققات وانتشارها عند درجات حرارة منخفضة.
3. ما هي العوامل المؤثرة الرئيسية؟
التركيب الكيميائي:
محتوى الكربون: يؤدي محتوى الكربون العالي بشكل عام إلى ارتفاع درجة الحرارة-الانتقالية الهشة وهشاشة درجة الحرارة المنخفضة-الأكثر وضوحًا.
عناصر الشوائب: تزيد عناصر الشوائب مثل الفوسفور والكبريت والنيتروجين بشكل كبير من قابلية الصلب للهشاشة الباردة.
عناصر صناعة السبائك: يمكن أن تؤدي إضافة عناصر مثل النيكل والمنغنيز إلى تحسين حجم الحبيبات، وخفض درجة الحرارة الانتقالية الهشة -المطيلة، وتحسين -صلابة درجات الحرارة المنخفضة.
البنية المجهرية:
حجم الحبوب: يمكن أن تعمل الحبوب الدقيقة على تحسين المتانة وخفض درجة الحرارة الانتقالية الهشة -الليونة. إعادة التبلور الصلب بعد الدرفلة على البارد يمكن أن يزيد من تحسين المتانة.
نوع البنية المجهرية: يُظهر الفولاذ الحديدي هشاشة أكثر وضوحًا عند درجات الحرارة المنخفضة-، بينما يحافظ الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (مثل 304)، نظرًا لبنيته المكعبة-الممركزة على الوجه، على صلابة جيدة عند درجات الحرارة المنخفضة.
درجة حرارة الخدمة: كلما انخفضت درجة الحرارة، زاد الانخفاض في المتانة. درجات الحرارة المختلفة للفولاذ لها حد أدنى محدد لدرجات حرارة الخدمة.
4. ما هي بعض التدابير المضادة في التطبيقات الهندسية؟
اختيار المواد: في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة -(مثل الهياكل الخارجية في المناطق الباردة، وأوعية الضغط المبردة، ومعدات النقل)، يجب تحديد الفولاذ المبرد.
على سبيل المثال، Q345D/E (المتوافق مع الدرجة القديمة 16MnDR) عبارة عن فولاذ منخفض القوة-عالي القوة-. يمثل "D" و"E" في تصنيف الدرجة متطلبات صلابة الصدمات عند -20 درجة و-40 درجة، على التوالي.
بالنسبة للبيئات المبردة (مثل معدات الغاز الطبيعي المسال)، مطلوب الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي أو سبائك النيكل.
المعالجة الحرارية: التلدين على البارد-للفولاذ المدرفل يمكن أن يزيل تصلب العمل ويستعيد اللدونة والمتانة.
التصميم والتصنيع: تجنب الشقوق الحادة وتركيزات الضغط، وتحكم بشكل صارم في عمليات اللحام (لمنع تقصف المنطقة المتأثرة بالحرارة-)، وإجراء اختبارات تأثير درجات الحرارة المنخفضة- لضمان السلامة.
5.ما مدى قوة الملف الملفوف على البارد-في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة-؟
نظرًا لخصائص المعالجة الخاصة بها، فإن الملفات -المدرفلة على البارد تتميز بطبيعتها بصلابة أقل من الملفات -المدرفلة على الساخن أو الملدنة. يكون هذا الانخفاض في الصلابة (زيادة الهشاشة) أكثر وضوحًا في درجات الحرارة المنخفضة. لذلك، عند استخدام الفولاذ المدرفل على البارد-في ظروف درجات الحرارة المنخفضة-، يجب ألا يعتمد اختيار المواد فقط على أداء درجة حرارة الغرفة-. يجب أن تؤخذ في الاعتبار بشكل كامل درجة الحرارة الانتقالية الهشة اللينة-، كما يجب تحديد المواد التي تلبي معايير درجة الحرارة المنخفضة -المقابلة. قد تكون المعالجة الحرارية ضرورية لتحسين الأداء. في التطبيقات العملية، يجب الالتزام الصارم بمتطلبات الطاقة ذات التأثير المنخفض في درجات الحرارة للمواد في معايير ومواصفات الصناعة ذات الصلة (مثل GB/T 150 "أوعية الضغط"، EN 10028، وما إلى ذلك).