Warum reagiert kohlenstoffarmer Stahl nicht auf Kaltverfestigung?

Die am häufigsten verwendete Art von Kohlenstoffstahl ist kohlenstoffarmer Stahl. Solche Stähle haben typischerweise weniger als 0,25 Prozent Kohlenstoffgehalt. Wir können nicht durch Wärmebehandlung gehärtet werden (um Martensit zu bilden), so dass dies normalerweise durch Kaltverfahren erreicht wird. Kohlenstoffpräparate sind im Allgemeinen mäßig empfindlich und weisen eine geringe Verstopfung auf. Nach und nach haben sie eine hohe Flexibilität, die sie phänomenal für die Bearbeitung, das Schweißen und die Leichtigkeit macht.

Hochwertige Low-Composite-Prepares (HSLA) werden hier und da meist als Low-Carbon-Prepares bezeichnet, obwohl regelmäßig bestimmte Segmente, beispielsweise Kupfer, Nickel, Vanadium und Molybdän, verwendet werden. Diese wiederum machen bis zu 10 Prozent des Stahlmaterials aus. Wie der Name schon sagt, weisen hochfeste, niedriglegierte Stähle höhere Festigkeiten auf, die durch Wärmebehandlung erzielt werden. Diese behalten immer noch die Duktilität bei, wodurch sie sich schnell formen und Machin dazu in der Lage machen. HSLA ist korrosionsanfälliger als herkömmliche kohlenstoffarme Stähle.

Die geglühte Zusammensetzung von kohlenstoffarmem Stahl ist Ferrit und ein begrenztes Perlitvolumen mit geringer Festigkeit und Steifigkeit und starker Plastizität und Haltbarkeit. Die Kaltumformbarkeit ist daher gut, und die Kaltumformung kann unter Verwendung eines Verfahrens wie Crimpen, Verdrillen oder Pressen erreicht werden. Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt und höherem Kohlenstoffgehalt hat eine geringe Festigkeit und schlechte Bearbeitbarkeit, sodass die Bearbeitbarkeit durch eine Normalisierungsbehandlung verbessert werden kann.

Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wird vor der Verwendung normalerweise nicht wärmebehandelt und walzt normalerweise zu Stahlkanten, Kanalstahl, I-Träger, Stahlblech, Stahlband oder Stahlblech, um spezifische Baumaterialien, Fässer, Rahmen, Öfen und Landmaschinen herzustellen. Hochwertiger kohlenstoffarmer Stahl wird zu einer Art dünner Platte geformt, um tiefgezogene Produkte wie Autokabinen und Motorabdeckungen herzustellen; mechanische Komponenten mit minimalen Festigkeitsanforderungen werden oft zu Stangen gewalzt.

Warum können wir kohlenstoffarme Stähle nicht wärmebehandeln?

Kohlenstoffarme Stähle sind verschleißfest, abrasiv, stark, bearbeitbar und schweißbar. Dies bedeutet, dass sie perfekt für die Kaltbearbeitung geeignet sind. Kaltumformen oder Kaltverfestigen ist der Prozess, bei dem ein duktiles Metall gehärtet wird, wenn es bei Temperaturen vergleichsweise nahe dem absoluten Schmelzpunkt plastisch verformt wird. Da wir hier Wärmemanagement finden, betrachten wir allein den Prozess „Härten“.

Dies impliziert, dass wir dabei den gleichen Stahl härten. Wir betrachten einen Wärmebehandlungsprozess, bei dem der Stahl auf Temperaturen von etwa 850–900 Grad Celsius erhitzt und abgeschreckt wird, um eine martensitische Mikrostruktur zu erzeugen.

Der Martensit besteht aus Legierungsstrukturen, die weder Fe noch C enthalten. Außerdem ist bei reinem Metall eine martensitische Transformation wahrscheinlich. Aber das Problem liegt hier. Abschrecktemperaturen von über 35.000 Grad Celsius/Sekunde sind für einen effektiven Versuch einer solchen Leistung erforderlich.
Härten für kohlenstoffarme Stähle sind jetzt durch die Wärmebehandlung möglicherweise nicht mehr so ​​intensiv. Martensitische Wärmebehandlungen werden typischerweise bei Stählen angewendet, die mehr als 0,3 Prozent C produzieren. Die Festigkeitsverbesserungen dieser Stähle sind am deutlichsten. Stähle mit weniger als 0,3% C sind jedoch in starken Teilen schwer zu härten, aber auch nach dem Anlassen sind hervorragende Kombinationen von Festigkeit und Härte in Blechen und dünnen Blechen schwer zu erreichen.