Cílem globulizačního žíhání je zlepšit schopnost studeného tvarování u středněuhlíkových ocelí a legovaných ocelí.
Při místním posuzování materiálu se však často používá „globulizace“ jako jediný ukazatel. Pokud jsou hodnoty globulizace i tvrdost v normě, předpokládá se, že materiál se dobře kují.
V reálné výrobě tomu však nemusí tak být.
U stejného typu oceli s podobnou tvrdostí a stejnou mírou globulizace se některé materiály dobře kují a tvarují, zatímco jiné zátěž stroje zvyšují, obtížněji vyplňují složité části a při kontinuální výrobě se snadněji mění zatížení i rozměry.
Klíčové je:
Stejná míra globulizace neznamená stejný mikrostrukturální stav ani stejný chování při studeném kování.
I. Globulizace je pouze částí hodnocení struktury
Hlavním cílem globulizačního žíhání je přeměna nepříznivých formací karbidů v oceli – lamelových, řetězovitých apod. – na zrnité nebo téměř kulovité karbidy rozptýlené v ferritickém matrici. Tato proměna probíhá postupně: fragmentací, rozpouštěním, opětovným vylučováním a shlukováním.
Změny se týkají zejména tvaru, velikosti a distribuce karbidů.
Hodnocení globulizované mikrostruktury proto nelze omezit pouze na jediný ukazatel; je nutno sledovat minimálně další tři aspekty:
- Tvar: Jsou karbidy zaoblené, nezůstaly zachovány lamelové, řetězovité nebo síťovité charakteristiky?
- Velikost: Nejsou zrna příliš drobná a hustě uspořádaná? Vyskytují se lokálně zbytnělé karbidy?
- Distribuce: Jsou karbidy rovnoměrně rozprostřeny? Je jejich rozložení shodné na povrchu, ve středních poloměrech i v jádru?
Zejména je třeba mít na paměti:
Karbid není lepší jen proto, že je drobnější, ani horší jen proto, že je hrubší.
Příliš drobná a hustě uspořádaná zrna mohou zvyšovat odpor proti deformaci; lokálně zbytnělé nebo shlukované karbidy zase mohou vést k nekoordinované deformaci.
O chování materiálu při studeném kování rozhoduje kombinace velikosti karbidů, mezi-zrnních vzdáleností a jejich distribučního vzorce.
II. Při stejné míře globulizace může být ferritický stav různý
Mikrostruktura po globulizačním žíhání neobsahuje pouze karbidy.
Během studeného kování ovlivňují deformaci materiálu především karbidy, zatímco hlavní plastickou deformaci přebírá ferritická matrice.
Rozměr ferritických zrn, úroveň jejich změkčení, zbytková pracovní tvrdnutí a homogenita struktury – to vše ovlivňuje, jak snadno se daný materiál kuje.
I při použití obdobné technologie globulizačního žíhání se může stát, že kvůli rozdílné původní mikrostruktuře po válcování ocelárny budou výsledné globulizované mikrostruktury a stupeň změkčení matrice odlišné.
Takže i když dvě metalografické fotografie vypadají podobně, skutečná schopnost materiálu proudit v matrici může být stále rozdílná.
3. Jeden zorný úhel nemůže představovat celý průřez
Pokud vyberete pouze jednu polohu a jeden zorný úhel pro pořízení metalografické fotografie, je velmi pravděpodobné, že nezachytíte lokální shluky, pásové rozložení ani zbytkové lamely.
Jedna vyhovující poloha nemůže dokázat, že celý průřez je zcela homogenní; stejně tak ani jeden vyhovující průřez nedokáže prokázat, že materiál v celém kotouči nevykazuje žádné fluktuace.
K profesionálnějšímu posouzení je třeba zvážit:
- rozdíly ve struktuře mezi povrchem, střední částí rádia a jádrem;
- zda různé segmenty kotouče zachovávají shodu;
- zda existuje korespondence mezi normálními a abnormálními úseky.
To je také důvod, proč i přes vyhovující certifikát materiálu a jednotlivou metalografickou fotografii může na místě stále docházet k problémům při tepání.
4. Tvrdost je podobná, proč se některé tyče dobře tepají a jiné ne?
Tvrdost je důležitá, ale tvrdost je pouze výsledkem zkoušek provedených na omezeném množství míst.
Studené tepání představuje kontinuální velkoplastickou deformaci. Materiál musí nejen začít proudit, ale musí také snášet postupně narůstající deformaci a technologické kalení v dalších pracovních pozicích.
Proto u dvou šarží materiálu s podobnou tvrdostí se mohou v prvním pracovním cyklu chovat obdobně; avšak po vstupu do fází s vysokou mírou deformace nebo složitým tvarováním se mohou rozdíly v zatížení, plnivosti a vzestupu teploty formy postupně prohlubovat.
Ale pokud stroj obtížně pracuje, nelze hned tvrdit, že jde o problém s materiálem.
Stav formy, dodávka maziva, tuhost zařízení, souosost a teplota během nepřetržité výroby rovněž ovlivňují skutečné zatížení.
5. Nakonec je třeba porovnat mikrostrukturu s reálnými podmínkami na místě
Při posuzování vhodnosti sferyzované mikrostruktury pro studené tepání nelze spoléhat pouze na míru sferyzace, hodnotu tvrdosti či jednu metalografickou fotografii.
Opravdu efektivní posouzení spočívá v kombinaci následujících informací:
- metalografická struktura a rozložení tvrdosti;
- rozdíly mezi normálními a abnormálními úseky;
- změny zatížení na zařízení pro studené tepání;
- plnivost produktu, rozměry a vzestup teploty formy;
- pracovní stanice, okamžik výskytu abnormalit a odpovídající segment kotouče.
O tom, zda je mikrostruktura skutečně vynikající, nakonec rozhodne tok materiálu v průběhu jeho pohybu formou.
Názor inženýra
Míra sferyzace je důležitým ukazatelem pro hodnocení sferyzované mikrostruktury, ale není konečnou odpovědí na otázku výkonnosti při studeném tepání.
O tom, zda je materiál skutečně vhodný pro tepání, rozhoduje forma, velikost a distribuce karbidů, stav feritického matrice, homogenita průřezu a kotouče, jakož i soulad mezi materiálem a konkrétní technologií.
Ve čtvrté kapitole si proto stačí zapamatovat jedinou větu:
Míra sferyzace reflektuje pouze část strukturálních výsledků; schopnost materiálu dobře tepat se ověřuje skutečnou deformabilitou celé mikrostruktury.
Pokud je míra sferyzace i tvrdost v pořádku, ale materiál se stále špatně tepá, opakované zkoušky téže polohy obvykle nemají smysl. Je třeba najít skutečnou korespondenci mezi strukturálními rozdíly, materiálovými segmenty a místními abnormalitami.