Gia công nguội (như cán nguội, kéo nguội, uốn nguội và dập) tác dụng ngoại lực lên Q195, gây biến dạng dẻo và làm thay đổi đáng kể tính chất vật lý của nó. Những thay đổi này chủ yếu xuất phát từ việc điều chỉnh cấu trúc bên trong của vật liệu (chẳng hạn như biến dạng hạt và tăng mật độ sai lệch). Tác dụng cụ thể như sau:
1. Những thay đổi về tính chất cơ học (Tác động đáng kể nhất)
Tăng sức mạnh và độ cứng (Làm việc chăm chỉ)
Trong quá trình gia công nguội, các hạt bên trong của vật liệu bị kéo dài và dẹt (tạo thành "cấu trúc sợi"). Đồng thời, các sai lệch (khiếm khuyết tinh thể) sinh sôi nảy nở và vướng vào nhau, cản trở sự trượt nguyên tử hơn nữa và tăng cường khả năng chống biến dạng của vật liệu.
Điều này biểu hiện bằng sự gia tăng đáng kể về độ bền kéo (σb) và độ bền chảy (σs), cũng như sự gia tăng độ cứng (ví dụ: độ cứng Brinell HB). Ví dụ, độ bền kéo của Q195 ở trạng thái ủ là khoảng 315-430 MPa. Sau khi biến dạng nguội 50%, độ bền kéo tăng lên 500-600 MPa và độ cứng tăng 30% -50%. Giảm độ dẻo và độ dẻo dai
Khi lượng biến dạng tăng lên, nồng độ ứng suất trong vật liệu tăng lên. Sự phân mảnh và tích tụ trật khớp của hạt làm cho biến dạng dẻo trở nên khó khăn hơn, dẫn đến độ giãn dài (δ) và diện tích (ψ) giảm đáng kể.
Ví dụ, độ giãn dài của Q195 được ủ là khoảng 30% -40%. Sau khi gia công nguội đến mức biến dạng 30%, độ giãn dài này có thể giảm xuống 10% -15% và vết nứt có nhiều khả năng bị giòn hơn (không có biến dạng dẻo đáng kể).
Mô đun đàn hồi giảm nhẹ
Gia công nguội gây biến dạng mạng, ảnh hưởng đến liên kết giữa các nguyên tử, dẫn đến mô đun đàn hồi (E) của vật liệu giảm nhẹ (thường là 5% -10%). Tuy nhiên, hiệu ứng này ít đáng kể hơn nhiều so với những thay đổi về độ bền và độ dẻo.
II. Những thay đổi khác về tính chất vật lý
Mật độ giảm nhẹ
Trong quá trình gia công nguội, biến dạng dẻo có thể tạo ra các lỗ nhỏ hoặc vết nứt nhỏ bên trong vật liệu, dẫn đến mật độ tổng thể giảm nhẹ (thường là<1%). However, this has a negligible impact on macroscopic performance. Reduced Electrical and Thermal Conductivity
Q195, là một loại thép-cacbon thấp, có độ dẫn điện và nhiệt chủ yếu được xác định bởi cấu trúc tinh thể của ma trận sắt. Gia công nguội gây biến dạng hạt và tăng độ lệch, cản trở chuyển động định hướng của các electron tự do, dẫn đến giảm độ dẫn điện và nhiệt (khoảng 5%-15%), nhưng vẫn ít hơn nhiều so với những thay đổi được thấy ở kim loại màu như đồng và nhôm.
Thay đổi từ tính
Q195 là vật liệu sắt từ. Gia công nguội làm cho các hạt trở nên đồng đều hơn (sợi), dẫn đến tính thấm từ dị hướng (khả năng dẫn từ trường của vật liệu): tính thấm cao hơn một chút theo hướng biến dạng và thấp hơn một chút theo phương vuông góc, nhưng tính chất từ tính tổng thể (chẳng hạn như cường độ cảm ứng từ bão hòa) hầu như không thay đổi.
Ổn định kích thước và hình dạng
Gia công nguội có thể để lại "ứng suất bên trong" bên trong vật liệu (chẳng hạn như ứng suất dư sau khi cán nguội). Những thay đổi sau đó về nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc các lực bên ngoài có thể gây ra hiện tượng "hồi phục" hoặc thay đổi kích thước nhẹ (chẳng hạn như một góc nhỏ của phần bị uốn cong nguội sau khi bảo quản), ảnh hưởng đến độ chính xác về kích thước. III. Mối quan hệ giữa mức độ tác động và mức độ biến dạng
Mức độ ảnh hưởng của quá trình gia công nguội đến các tính chất vật lý của Q195 có mối tương quan thuận với mức độ biến dạng (tốc độ xử lý):
Khi biến dạng nhỏ hơn 10%, hiệu suất thay đổi tương đối từ từ, cường độ tăng nhẹ và độ dẻo giảm tối thiểu. Điều này làm cho nó phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ dẻo cao (chẳng hạn như uốn cong nhẹ).
Khi biến dạng nằm trong khoảng từ 10% đến 50%, độ cứng của sản phẩm là đáng kể, với độ bền và độ cứng tăng nhanh và độ dẻo giảm mạnh. Điều này làm cho nó phù hợp với các bộ phận yêu cầu độ bền cao (chẳng hạn như dây thép kéo nguội và tấm cán nguội).
Khi biến dạng lớn hơn 50%, vật liệu sẽ chuyển sang trạng thái "giòn lạnh" và dễ bị nứt trong quá trình xử lý. Cần phải ủ trung gian để loại bỏ hiện tượng cứng hóa trước khi xử lý tiếp.
Bản tóm tắt
Tác động cốt lõi của quá trình gia công nguội trên Q195 là tác dụng làm cứng của vật liệu “tăng cường độ và giảm độ dẻo”, kèm theo sự suy giảm nhẹ các tính chất vật lý như độ dẫn điện và nhiệt, cũng như các vấn đề về độ ổn định kích thước do ứng suất bên trong gây ra. Những thay đổi này có thể được loại bỏ một phần bằng cách xử lý nhiệt tiếp theo (chẳng hạn như ủ) (khôi phục độ dẻo và giảm ứng suất bên trong). Vì vậy, trong ứng dụng thực tế, cần cân bằng giữa yêu cầu về biến dạng và hiệu suất gia công nguội theo nhu cầu, đồng thời điều chỉnh hiệu suất kết hợp với quá trình xử lý nhiệt khi cần thiết.