Scopul recucirii sferoidizante este de a îmbunătăți capacitatea de formare la rece a oțelurilor cu conținut mediu de carbon și a oțelurilor aliate.
Însă, în evaluarea pe teren a materialelor, „rata sferoidizării” este adesea considerată singurul indicator. Atât timp cât rata sferoidizării și duritatea sunt conforme, se presupune că materialul se va preta bine la bulonare.
În practica reală, situația nu este neapărat aceeași.
Chiar pentru același grad de oțel, cu durități apropiate și rate sferoidizante identice, unele materiale sunt ușor de lucrat și se formează bine, în timp ce altele solicită mai multe eforturi mașinilor, zonele complexe fiind greu de umplut, iar după producția continuă sarcina și dimensiunile oscilează mai ușor.
Cheia stă în următorul aspect:
O rată sferoidizantă identică nu înseamnă un statut microstructural identic, nici măcar un comportament similar la bulonare.
I. Rata sferoidizării reprezintă doar o parte a evaluării microstructurale
Scopul principal al recucirii sferoidizante este ca carburairele din oțel, care prezintă inițial forme nefavorabile precum stratificate sau liniare, să treacă prin procese de transformare microstructurală – fragmentare, dizolvare, reprecipitare și coalescență – până să evolueze treptat în carburaire granulare sau aproape sferice, distribuite într-o matrice de ferită.
Aici, modificările principale vizează forma, dimensiunea și distribuția carburairelor.
Prin urmare, evaluarea structurii sferoidizate nu poate se baza doar pe un singur indicator; trebuie analizate cel puțin următoarele trei aspecte:
- Forma: Carburairele sunt rotunjite sau mai persistă caracteristici stratificate, liniare sau în rețea?
- Dimensiunea: Granulele sunt prea fine sau prea dense? Există zone cu carburaire local grosiere?
- Distribuția: Carburairele sunt uniform distribuite? Situația este consistentă la suprafață, în zona intermediară a razei și în miez?
S-a dat specială atenție faptului că:
Carburairele nu sunt întotdeauna mai bune când sunt foarte fine, nici mai slabe când sunt groase.
Granulele excesiv de fine și dense pot crește rezistența la deformare a materialului, în timp ce carburairele locale grosolane sau grupate în aglomerări pot duce la deformări incoordonate.
Ceea ce influențează efectiv performanța bulonării este combinația dintre dimensiunea carburairelor, distanța dintre particule și modul lor de distribuție.
II. La aceeași rată sferoidizantă, statutul feritic poate totuși diferi
Structura sferoidizată nu constă numai din carburaire.
În procesul de bulonare, carburairele influențează deformarea materialului, în timp ce matricea de ferită asigură fluxul plastic majoritar.
Mărimea grăunțelor de ferită, nivelul adecvat de îmblânzire, eventualele resturi de încărcere plastică reziduală și uniformitatea structurii pot afecta direct calitatea de a se preta la bulonare.
Chiar dacă se folosesc proceduri similare de recucire sferoidizantă, dacă structura inițială a oțelului după laminare la cald este diferită, rezultatul final al sferoidizării și gradul de îmblânzire a matricei pot varia semnificativ.
Astfel, chiar dacă două imagini metalografice par similare, capacitatea reală de curgere a materialului în ștampă poate totuși să difere.
III. Un câmp vizual nu poate reprezenta întreaga secțiune
Dacă selectăm doar o singură poziție, un singur câmp vizual pentru a realiza fotografiile metalografice, este foarte probabil să nu observăm aglomerările locale, distribuția în benzi sau stratificarea reziduală.
O singură poziție conformă nu demonstrează că întreaga secțiune este absolut uniformă; la fel, o singură secțiune conformă nu garantează absența variațiilor pe întregul rulou de material.
Pentru o evaluare mai profesională, trebuie luate în considerare:
- Deosebirile structurale dintre stratul superficial, zona din mijlocul razei și miez;
- Dacă diferite segmente ale ruloului sunt uniforme;
- Dacă există o corelație între porțiunile normale și cele anormale.
Acesta este motivul pentru care, chiar dacă certificatul de material și fotografia metalografică individuală sunt conforme, pe teren se pot totuși întâlni situații dificile la bulonare.
IV. Dacă duritatea este apropiată, de ce unele materiale se lucrează ușor, iar altele greu?
Duritatea este importantă, dar ea reprezintă doar rezultatele măsurării într-un număr limitat de puncte.
Bulonarea rece implică o deformare plastică continuă și intensă. Materialul trebuie nu doar să înceapă să curgă, ci să suporte și deformările crescânde precum și încărcarea cu lucru din posturile următoare.
Astfel, două loturi de material cu durități similare s-ar putea comporta aproape identic la primul post; însă, odată ajunse la posturile cu mari deformații sau cu formări complexe, sarcina, umplerea și creșterea temperaturii sculelor ar putea genera treptat diferențe semnificative.
Însă, dacă mașina întâmpină dificultăți în proces, nu putem atribui imediat problema materialului.
Starea sculelor, lubrificația furnizată, rigiditatea echipamentului, coaxialitatea și temperatura de producție continuă influențează, la fel, sarcina efectivă.
V. În final contează dacă structura corespunde realității de teren
Pentru a aprecia dacă microstructura sferoidizată este adecvată pentru bulonarea rece reală, nu ne putem baza doar pe gradul de sferoidizare, duritate sau pe o singură imagine metalografică.
O evaluare mai eficientă presupune combinarea următoarelor informații:
- Microstructura metalografică și distribuția durității;
- Diferențele dintre porțiunile normale și cele anormale;
- Variatiile sarcinii pe echipamentul de bulonare;
- Umplerea produsului, dimensiunile și creșterea temperaturii sculelor;
- Postul, momentul și segmentul ruloului unde apar anomalii.
Dacă structura este cu adevărat excelentă depinde în ultimă instanță de modul în care materialul curge după intrarea în matrice.
Punct de vedere al inginerului
Gradul de sferoidizare este un indicator esențial pentru evaluarea structurii sferoidizate, dar nu constituie răspunsul definitiv privind performanța la bulonarea rece.
Ceea ce determină cu adevărat dacă un material se prestează bine la bulonare sunt forma, dimensiunea și distribuția carburațiilor, starea fazei feritice, uniformitatea secțiunii și a ruloului, precum și adaptarea materialului la tehnologia specifică de lucru.
Așadar, în capitolul IV trebuie să reținem doar următoarea frază:
Gradul de sferoidizare reflectă doar o parte din structura finală; pentru a stabili dacă un material se prestează bine la bulonare, trebuie verificată capacitatea reală de deformare a întregii structuri.
Când gradul de sferoidizare și duritatea sunt conforme, dar materialul totuși nu se prestează bine la bulonare, revizuirea repetată a aceleiași poziții nu aduce de obicei nici un beneficiu. Este necesar să găsim corelația reală dintre diferențele structurale, segmentele de material și anomalii constatate pe teren.