1.Walcowanie kontrolowane (regulowane):

Jeżeli w procesie walcowania kontrolujemy temperaturę i zmianę struktury, to możemy ten proces tak przyspieszyć by zakończyć go przy małym ziarnie. Dzisiaj już tak się pracuje i mamy takie technologie w chucie.

Celem kontrolowanego walcowania jest otrzymanie takiej struktury austenitu, aby podczas jej chłodzenia powstał drobnoziarnisty ferryt. Produkt dowolnej przemiany jest drobnoziarnisty wtedy, gdy szybkość zarodkowania ferrytu jest duża, a szybkość wzrostu mała. Zarodkowanie ferrytu w austenicie jest heterogeniczne . W austenicie nieodkształconym zarodki ferrytu tworzą się w granicach ziaren, natomiast w austenicie odkształconym ferryt zarodkuje również na granicach ziaren.

Otrzymanie drobnoziarnistej struktury stali konstrukcyjnej zapewniającą wysoką granicę plastyczności i niską temperaturę przejścia w stan kruchy, wymaga obniżenia temperatury końca odkształcenia plastycznego do ok. 250^oC . Powoduje to ograniczenie rozrostu ziaren austenitu rekrystalizowanego dynamicznie lub statycznie podczas kucia lub walcowania. Stanowi to istotę regulowanego walcowania. Stal poddawana jest walcowaniu wstępnemu w temperaturze wyższej od temperatury rekrystalizacji, kiedy zachodzi rekrystalizacja dynamiczna w przerwach powstaje austenit i następnie zachodzi walcowanie wykańczające.

Czyli można wyróżnić 3 etapy walcowania kontrolowanego:

- Etap 1 - to walcowanie wstępne w temperaturze 1180 - 10550^oC. W tym stanie zgniecione ziarna austenitu rozrastają się.

- Etap 2 - to walcowanie w zakresie temperatur od 1050 - 1000^oC do 950 - 900^oC z zadaniem uzyskania drobnoziarnistego austenitu.

- Etap 3 - walcowanie odbywa się poniżej temperatury rekrystalizacji. Tworzą się nowe ziarna z ziaren uprzednio zgniecionych. Podczas stygnięcia w temperaturze A_r3 (910 - 721^oC) powstaje drobnoziarnisty ferryt. Utrudnić rekrystalizację w tym etapie można przez dodanie niobu w ilości rzędu setnych procenta. Utrudnienie to polega na tworzeniu się węgloazotków na granicy ziaren austenitu.

2.Skład chemiczny stali X70 i 65, oraz ich spawalność:

Stal	Skład chemiczny %
		C	Mn	Si	Pmax	Smax	Nb	V	Cumax
X70	0,10	1,0-1,5	0,2-0,55	0,04	0,03	0,020-0,050	0,05-0,15	0,30
65	0,62-0,70	0,5-0,8	0,17-0,37	0,04	0,04	-	-	0,30

Stal X70 - to stal charakteryzująca się niską zawartością siarki i nie posiada tytanu, a zawartość węgla wynosi 0,10%. W jej skład wchodzą również pierwiastki poprawiające jej spawalność takie jak Al., Mn i Nb. Stal ta jest stosowana m.in. na rurociągi, a powodem jest nieprzeciętnie dobra spawalność. Może być traktowana jako wzorzec stali o wyśmienitej spawalności.

Stal 65 - to stal konstrukcyjna o podwyższonej jakości. Sam fakt iż zawiera tak wiele węgla (0,62 - 0,70%) czyni ją stalą trudno spawalną. Można ją spawać jedynie przeprowadzając dodatkowe zabiegi nagrzewania przed spawaniem, a często również w trakcie i po spawaniu. Stal ta zawiera dość znaczną ilość zanieczyszczenia siarką, która tworząc iglaste kryształy, powoduje spiętrzenie naprężeń. Średni równoważnik węgla w tej stali znacznie przekracza 0,45% (próg dobrej spawalności) i wynosi C_E=0,78%. Stal tą stosujemy na części niespawalne tj. wały, wrzeciona czy sprężyny zaworów.

3.Strefa wpływu ciepła (SWC):

Strefa wpływu ciepła jest to pas metalu z obu stron spoiny, gdzie ogrzewanie a następnie stygnięcie metalu wywołuje zmiany w strukturze. Przemiana fazowa perlitu w austenit ma miejsce przy austenityzowaniu. Przemiana ta jest przemianą dyfuzyjną.

Strefa wpływu ciepła składa się z 4 odcinków:

1.Bardzo wąski pas częściowego topienia metalu rodzimego; zanieczyszczenia metalu tlenkami i żużlem.

2.Odcinek przegrzania o strukturze gruboziarnistej, która obniża ciągliwość i udarność metalu. W strefie tej mogą występować pęknięcia tym łatwiej, im więcej węgla zawiera stal, im bardziej podatna jest do hartowania i im szybciej odbywa się stygnięcie.

3.Odcinek normalizacji, charakteryzuje się rozdrobnieniem ziarna; poprawa plastyczności.

4.Odcinek niezupełnego przekrystalizowania; grubki drobnych ziaren otaczają grube kryształy.

Nagrzewając stale do temperatury A_c1 (727^oC), zachodzi przemiana perlitu w austenit. Następnie w miarę dalszego nagrzania powstały ferryt ulega przemianie w austenit; proces ten kończy się z chwilą osiągnięcia temperatury A_c3 . Na szybkość zmian perlitu w austenit mają wpływ takie czynniki jak stopień dysocjacji perlitu, postać cementytu w perlicie, skład chemiczny stali. Przemiana perlityczna rozpoczyna się pojawieniem zarodków cementytu na granicy ziaren austenitu. Dzięki dyfuzji węgla z otaczającego te zarodki austenitu, cząsteczki cementytu stopniowo rozrastają się, a sam austenit o małej zawartości węgla ulega przemianie na ferryt.

WNIOSKI:

Dzięki równoważnikowi węgla C_E można w łatwy i szybki sposób określić czy dana stal nadaje się do spawania czy nie.

Jak widać ze struktur stal 65 w strefie przy samej spoinie zawiera martenzyt. Jest to struktura niepożądana, która tworzy pęknięcia po spawaniu. Można wyprowadzić taki fakt, że stale o zawartości węgla do 0,25% są dobrze spawalne, czyli im mniej węgla tym lepiej. Węgiel sprzyja hartowności (mniej %węgla tym mniejsza hartowność). Z kolei stal X70 jest jedną z lepszych stali do spawania. Wpływ na to ma mała zawartość węgla 0,1%.

Poprawa struktury w połączeniu spawanym występuje tylko w trzeciej strefie wpływu ciepła, zwanej strefą normalizacji. Ten fakt wskazuje na konieczność minimalizacji strefy wpływu ciepła. Można to osiągnąć dzięki spawaniu elektrycznemu (najlepiej automatycznemu, a nie ręcznemu), które daje szerokość strefy wpływu ciepła od 1 - 2mm. Spawanie gazowe wielokrotnie poszerza tą strefę.

4

---