Ograniczenia promienia zgięcia podczas formowania stali nierdzewnej typu duplex, efekt sprężynowania i pracy na zimno

Stal nierdzewna typu duplexmożna go formować, ale jest mniej wyrozumiały niż 316L: użyj większych minimalnych promieni zgięcia (około 2x grubość dla 2205, 2,5-3x dla 2507), spodziewaj się większego sprężystości ze względu na wyższą granicę plastyczności i ostrożnie kontroluj pracę na zimno, ponieważ zwiększa ona wytrzymałość, ale może zmniejszyć wytrzymałość i margines korozji w przypadku przesady. Po ciężkim formowaniu na zimno powinno nastąpić wyżarzanie przesycające.

W jednym zdaniu: formy podwójne są jak mocniejszy, bardziej sprężysty i mniej ciągliwy kuzyn stali austenitycznej, - mają większe promienie, są bardziej wygięte w celu pokonania sprężynowania i-wyżarzane po ciężkiej pracy na zimno.

Kluczowe dania na wynos

• Minimalny promień gięcia na zimno: około 2x grubość (t) dla 2205, 2,5-3x t dla super duplex 2507 - mniej więcej dwukrotnie więcej niż 1x t typowy dla 316L.
• Sprężynowanie jest większe niż w przypadku gatunków austenitycznych: duplex odbija się bardziej ze względu na wyższą wydajność (450 MPa w porównaniu z ~170-310 MPa dla 316L). Wygnij docelowy kąt, aby to skompensować.
• Obróbka na zimno zwiększa granicę plastyczności/rozciąganie i twardość, ale także obniża ciągliwość i udarność. - ograniczają obróbkę na zimno i wyżarzanie po ostrym formowaniu.
• Ferryt-twardnieje szybciej niż austenit; nadmierna praca na zimno plus późniejsze nagrzewanie w zakresie 600-900 stopni C grozi fazą sigma. Utrzymuj ferryt w 35-65%.
• Formowanie na gorąco musi odbywać się powyżej zakresu-wyżarzania rozpuszczającego (około 1000-1100 stopni C dla 2205), po którym następuje szybkie hartowanie – nigdy nie schładzaj powoli przez strefę niebezpieczną sigma.
• Po ciężkim formowaniu na zimno lub na gorąco, wyżarzanie + hartowanie przywraca odporność na korozję i zrównoważoną mikrostrukturę duplex.

Co wyróżnia stal nierdzewną Duplex pod względem formy?

Duplex to mieszanka ferrytu i austenitu w proporcjach mniej więcej 50/50, która zapewnia mu wysoką wytrzymałość i dobrą odporność na korozję, ale także niższą ciągliwość i większą sprężystość niż w pełni austenityczny stal 316L -, więc formowanie wymaga większych promieni i większej siły.

Połowa ferrytyczna sprawia, że ​​dupleks jest mocniejszy i sztywniejszy; połowa austenityczna zapewnia ciągliwość i wytrzymałość. Razem tworzą materiał, który jest odporny na odkształcenia większe niż 316L, bardziej odskakuje po zgięciu i-łatwo utwardza ​​się pod wpływem pracy. Planiści procesu muszą uwzględnić te trzy cechy: większy promień zgięcia, nadmierne wygięcie w celu sprężystości i staranną kontrolę-poziomu pracy na zimno.

Jakie są minimalne wartości graniczne promienia zgięcia?

Zastosuj konserwatywne minimalne promienie zgięcia: około 1,5-2x grubość (t) dla 2205 przy zgięciu 90 stopni (2-3x t dla ciasnych zagięć 180 stopni) i około 2,5-3x t dla superduplex 2507. Są to mniej więcej dwa razy więcej niż ~1x t typowo dla 316L.

Promień zgięcia mierzony jest do powierzchni wewnętrznej. Węższe promienie stwarzają ryzyko pękania włókna zewnętrznego (strona rozciągana) i nadmiernego utwardzania przez zgniot. Poniższe wartości stanowią praktyczne wytyczne branżowe dotyczące gięcia na zimno; dokładne limity zależą od grubości ścianki, metody (prasa krawędziowa, rolka, ciągnienie obrotowe) i stanu.

Dlaczego Duplex sprężynuje więcej niż 316L?

Sprężynowanie to sprężysty powrót zgięcia po usunięciu obciążenia. Ponieważ dupleks ma znacznie wyższą granicę plastyczności (około 450 MPa w porównaniu do 170-310 MPa dla 316L), większa część odkształcenia jest sprężysta i powraca do normy, więc zagięcia dupleksu są bardziej sprężyste i wymagają celowego wygięcia.

Sprężynowanie zależy od stosunku granicy plastyczności do modułu. Plastyczność dupleksu jest wyższa, a moduł sprężystości jest podobny do innych stali, więc większy fragment zgięcia jest „sprężysty” i odbija się. W praktyce kąt prasy-lub matrycy musi być ustawiony niżej (nadmiernie wygięty) niż cel, aby odbicie osiągnęło pożądany kąt.

Najlepsza praktyka: wykonaj próbne zagięcie odciętego materiału, zmierz odbicie i zablokuj skorygowany kąt matrycy przed rozpoczęciem produkcji.

W jaki sposób obróbka na zimno wpływa na stal nierdzewną typu duplex?

Obróbka na zimno (zginanie, walcowanie, rozciąganie) wzmacnia dupleks poprzez utwardzanie przez zgniot - zwiększa się plastyczność i wzrost przy rozciąganiu oraz twardość -, ale zmniejsza także plastyczność, udarność i może obniżyć margines korozji, jeśli jest przenoszony zbyt daleko lub po nim następuje niewłaściwe ogrzewanie.

Efekty mechaniczne

Granica plastyczności 2205 może wzrosnąć z 450 MPa do 550-650 MPa po ciężkiej pracy na zimno.

Twardość wzrasta; ciągliwość (wydłużenie) i spadek udarności Charpy'ego.

Ferryt-twardnieje szybciej niż austenit, więc równowaga fazowa zmienia się w kierunku twardszego i mniej wytrzymałego.

Skutki korozji

Umiarkowana praca na zimno zasadniczo nie szkodzi odporności na wżery, a nawet może nieznacznie złagodzić powierzchniowe naprężenia ściskające.

Ciężka praca na zimno plus późniejsza ekspozycja na 300-900 stopni C (np. spawanie, suszenie lub odprężanie) zwiększają ryzyko wystąpienia fazy sigma, ponieważ zdeformowany ferryt jest bardziej podatny na wytrącanie się.

Jeśli praca na zimno przekracza około 10-15% (typowa praktyczna zasada w przypadku usług krytycznych), należy określić wyżarzanie roztworowe po formowaniu w celu przywrócenia właściwości.

Praktyczna zasada: formowanie lekkie (zgięcia o małym promieniu, małe naprężenia) przebiega tak samo, jak-uformowanie; po poważnym formowaniu na zimno powinno nastąpić wyżarzanie + hartowanie.

Formowanie na zimno vs formowanie na gorąco

Wybierz formowanie na zimno dla cienkich przekrojów i umiarkowanych zagięć (szybciej, taniej, bez zgorzeliny); wybierz formowanie na gorąco w przypadku grubych blach, małych promieni lub skomplikowanych kształtów, przeprowadzane w temperaturze powyżej-wyżarzania rozpuszczającego i natychmiastowo hartowane.

Obróbka cieplna po formowaniu

Po ciężkim formowaniu na zimno lub na gorąco należy wykonać wyżarzanie rozpuszczające w temperaturze około 1020-1100 stopni C (2205) lub 1050-1150 stopni C (2507), a następnie szybkie hartowanie - rozpuszcza to wszelkie wytrącone fazy, przywraca równowagę ferryt/austenit na poziomie 35-65% i przywraca odporność na korozję. Nigdy nie odprężaj się w zakresie 600-900 stopni C.

• Lekka praca na zimno (niskie odkształcenie): często akceptowalna-forma, ale należy sprawdzić wytrzymałość dla usługi.
• Ciężka praca na zimno/forma na gorąco: obowiązkowe wyżarzanie rozpuszczające + hartowanie.
• Po wyżarzaniu: trawienie/pasywacja przywraca bogatą w chrom-powłokę pasywną.
• Potwierdzić zawartość ferrytu (35-65%) i, w przypadku części krytycznych, udar Charpy'ego po obróbce.

Duplex vs 316L vs stal węglowa: porównanie formowania

Jeśli chodzi o odkształcalność: najłatwiejsza jest stal węglowa, następnie 316L, najtwardsza duplex (największy promień, najwięcej sprężynowania). Jeśli chodzi o wytrzymałość-do-masy po uformowaniu, wygrywa metoda duplex. Wybierz gatunek w ramach usługi, a następnie zaplanuj metodę formowania uwzględniając jej ograniczenia.

Często zadawane pytania

P: Jaki jest minimalny promień zgięcia dla Duplex 2205?

Odp.: Około 1,5-2 razy większa grubość w przypadku zgięcia na zimno pod kątem 90 stopni i 2-3 razy większa grubość w przypadku ciasnych zgięć pod kątem 180 stopni. Super duplex 2507 wymaga około 2,5-3 razy większej grubości. Są to w przybliżeniu dwukrotnie większe od ~1x grubości typowej dla 316L.

P: Dlaczego stal nierdzewna duplex odskakuje bardziej niż 316L?

Odp.: Duplex ma znacznie wyższą granicę plastyczności (około 450 MPa w porównaniu do 170-310 MPa dla 316L), więc większa część zgięcia jest elastyczna i regeneruje się po odciążeniu. Zaplanuj celowe wygięcie i sprawdź na części próbnej.

P: Czy obróbka na zimno szkodzi odporności na korozję podwójną?

Odp.: Umiarkowana praca na zimno zwykle nie szkodzi odporności na wżery. Ryzyko polega na ciężkiej pracy na zimno, po której następuje ogrzewanie w zakresie 600–900 stopni C, co może wytrącić fazę sigma. Po mocnym formowaniu na zimno, wyżarzanie rozpuszczające + hartowanie w celu przywrócenia odporności na korozję.

P: Czy muszę wyżarzać dupleks po uformowaniu?

Odp.: Tylko po ciężkiej pracy na zimno lub po formowaniu na gorąco. Lekkie zagięcia są często dopuszczalne w postaci-uformowanej, ale części krytyczne lub{2}}o grubym przekroju należy-wyżarzać rozpuszczająco (1020–1100 stopni C dla 2205) i hartować.

P: Czy duplex można formować na gorąco jak stal węglową?

Odp.: Tak, ale zakres temperatur jest węższy: uformować powyżej około 1000-1100 stopni C i natychmiast schłodzić. Unikaj powolnego chłodzenia w strefie niebezpiecznej sigma 600-900 stopni C, a następnie odkamieniania i marynowania.

P: Czy duplex jest trudniejszy w formowaniu niż 316L?

O: Tak. Wymaga większych promieni zgięcia, większej siły zginania i większej kompensacji sprężynowania niż 316L, ale zapewnia około dwukrotnie większą wytrzymałość, co pozwala na cieńsze ściany w końcowej części.

Wniosek

Stal nierdzewna duplex formuje się pomyślnie, jeśli weźmie się pod uwagę trzy fakty: wymaga większych promieni zgięcia niż 316L (około 2x t dla 2205, 2,5-3x t dla 2507), bardziej odskakuje ze względu na wyższą plastyczność, a obróbka na zimno ją wzmacnia, ale w przypadku przesady może zaszkodzić wytrzymałości i marginesowi korozji. Ciężkie formowanie na zimno lub na gorąco powinno zakończyć się wyżarzaniem przesycającym i hartowaniem.

Praktyczna zasada: planuj większe promienie, wyginaj się, aby pokonać sprężynowanie, ograniczaj i wyżarzaj ciężką pracę na zimno i nigdy nie odprężaj-w zakresie temperatur 600–900 stopni C. Dzięki tym kontrolom, duplex zapewnia mniej więcej dwukrotnie większą wytrzymałość niż 316L w uformowanej części, która nadal jest odporna na korozję chlorkową.