EN
Caracteristici mecanice ale oțelului 1010 pentru deformare la rece
Alungirea și ductilitatea oțelului 1010 recopt
Activul principal pe care îl deține oțelul 1010 și care facilitează deformarea la rece este ductilitatea sa documentată. În starea recoptă, materialul prezintă o alungire de peste 30 % înainte de rupere. Prin urmare, pentru a asigura faptul că oțelul nu se rupe în timpul deformării la rece, este posibil să se supună oțelul unui tratament termic, urmat de ambutisare la rece și de îndoire la rece. Caracterizarea alungirii la rupere rezultă din conținutul foarte scăzut de carbon al oțelului (0,10 %); acesta este suficient de scăzut încât dislocațiile pot traversa liber și fără nicio rezistență întreaga rețea de ferită, generând astfel ductilitatea necesară. Deși oțelurile mai avansate sunt mai rezistente, ele înregistrează totuși valori mai mici de alungire, de 15 % sau mai mici, ceea ce impune limite privind formele geometrice care pot fi realizate. Acest limită scăzută a alungirii este, de asemenea, motivul pentru care oțelurile mai avansate nu sunt potrivite pentru aplicații componente în care forme complexe trebuie deformate la rece. În industrie, astfel de aplicații includ producția de suporturi pentru sistemele de suspensie în domeniul automotive și producția de carcase complexe pentru componente electrice. Specificațiile AMS 366 pentru oțelul 1010 recopt indică un domeniu de alungire de 30–40 %. Această capacitate de întindere superioară mediei este o.
Influența raportului între limita de curgere și rezistența la rupere asupra revenirii elastice și a rezistenței la fisurare
Raportul între limita de curgere și rezistența la tractiune este un factor critic în ceea ce privește comportamentul materialului în procesele de deformare. Luați, de exemplu, oțelul 1010: la un raport între limita de curgere și rezistența la tractiune de aproximativ 0,5, se observă o revenire elastică (springback) redusă, datorită tranziției treptate a materialului de la deformarea elastică la cea plastică. Cu o rezistență la tractiune de 365 MPa conform standardului ASTM, acest oțel demonstrează, de asemenea, o comportare fără fisuri la deformări moderate, dar cu o rezervă. Materialul oferă o durificare minimă în timpul deformării, așa cum este cazul unui coeficient n scăzut de 0,18. Prin urmare, acest oțel nu este potrivit pentru aplicații cu întindere ridicată, cum ar fi tragerea adâncă. Pentru astfel de aplicații, producătorii preferă oțelurile fără interstiții (interstitial-free steels), care au coeficienți n superiori lui 0,23, depășind astfel performanța oțelului 1010. Conform datelor înregistrate de ASM International, oțelul 1010 prezintă o revenire elastică (springback) cu mai puțin de 40 % comparativ cu oțelul 1020, în condiții identice de îndoire. Aceasta îl face ideal pentru utilizarea în piese de precizie, cum ar fi cele din dotarea obișnuită.
Performanța de prelucrare a oțelului 1010 pentru operațiunile tipice de deformare la rece
Stampilare, îndoire și tragere ușoară: avantajele oțelului 1010
În timpul operațiunilor cu solicitare scăzută sau medie, cum ar fi ambutisarea, îndoirea sau procesele de tragere superficială, oțelul 1010 funcționează bine. Proprietatea de alungire a materialului, definită conform ASTM A366, permite o alungire de 28–32 % fără rupere, ceea ce îl face potrivit pentru aceste procese. Oțelul 1010 este atractiv datorită rezistenței reduse la curgere, de aproximativ 180–210 MPa, care oferă avantajul reducerii forței necesare presei și, prin urmare, scăderii costurilor de consum energetic. Aceasta este motivul pentru care oțelul 1010 este frecvent utilizat de întreprinderi în producția de piese de deformare cu cerințe reduse, cum ar fi suporturile metalice, clemele și componentele carcaselor. Aspectul excelent al piesei deformate reprezintă un avantaj, în special pentru acele carcase care necesită finisaje decorative. Totuși, dacă aplicația finală este dependentă de precizie, poate fi necesară o relaxare suplimentară a tensiunilor prin recoacere.
Limitări în tragerea profundă severă și în calibrarea rece cu raport mare
oțelul 1010 nu poate fi utilizat în mod eficient în operațiunile cu deformații mari, cum ar fi tragerea profundă sau calibrarea la rece, care implică rapoarte de comprimare superioare lui 2:1. Acest lucru se datorează valorii relativ scăzute a coeficientului n al materialului; încălzirea prin deformare (work hardening) apare rapid la valori mici ale coeficientului n, ceea ce face ca materialul să fie predispus la fisurare în procesul de obținere a unor forme geometrice mai complexe. Toată lumea care a încercat să realizeze cupole trase profund știe că subțierea semnificativă a pereților și apariția de fisuri au loc atunci când grosimea peretelui scade cu peste 40 %. De asemenea, datorită lipsei unui coeficient n adecvat pentru operațiunile de calibrare la rece a oțelurilor, oțelul 1010 determină apariția de fisuri la margini și probleme de ductilitate la fabricarea buloanelor și a elementelor de fixare prin calibrare la rece. Din cauza acestor probleme, oțelul 1010 este frecvent înlocuit cu oțeluri fără interstițiali (IF). Deși aceste oțeluri fără interstițiali tind să fie mai costisitoare, ele sunt concepute pentru a oferi o formabilitate superioară și o calitate mai bună a finisajului superficial.
Comportamentul de încălzire prin deformare: Importanța valorii scăzute a coeficientului n al oțelului 1010 în procesele de fabricație
valoarea n a oțelului 1010 este de aproximativ 0,18, ceea ce înseamnă, la rândul său, că caracteristicile de încălzire prin deformare ale acestui oțel nu sunt atât de pronunțate. Din acest motiv, un oțel cu o valoare n mai mică poate atinge durificarea maximă prin deformare, care apare la niveluri mai scăzute de deformare. Aceasta poate chiar agrava efectul de revenire elastică (springback) în îndoiri simple și tragere superficială, precum și numărul de etape de calibrare. Totuși, aceasta înseamnă, de asemenea, că oțelul 1010 este predispus să prezinte o concentrare a deformării în câteva zone, ceea ce poate genera defecte mai mari atunci când colțurile sunt strânse și/sau în tragerea profundă. Este posibil ca durificarea să apară într-o manieră neuniformă pe suprafață, ceea ce poate crea probleme legate de dimensiuni și toleranțe, în special pentru un număr mare de piese. De asemenea, este posibil ca un atelier să folosească o combinație de procese pentru a atenua acest comportament de durificare prin deformare, dar acest lucru duce, de asemenea, la scăderea ratei de randament și la creșterea costurilor. Oțelurile al căror indice n depășește 0,25 — de exemplu, oțelurile fără interstiții (IF) — sunt mult mai bune din punct de vedere al omogenității pentru operațiuni mai complexe, dar mulți producători preferă încă oțelul 1010 atunci când au nevoie de o combinație între o bună prelucrabilitate, un cost acceptabil pe unitate de masă și un nivel marginal acceptabil de formabilitate pentru o anumită aplicație.
Cum se compară oțelul 1010 cu alternativele pentru fabricarea pieselor conformate la rece
În comparație cu oțelurile 1008, 1020 și oțelurile fără interstiții (IF): compromisuri între formabilitate, cost și calitatea suprafeței
oțelul 1010 este situat între opțiunile de oțel cu conținut scăzut de carbon. Cu un conținut de 0,10 % carbon, oferă o rezistență la tractiune superioară oțelului 1008, care are doar 0,08 % carbon. De asemenea, este mai ductil decât oțelul 1020, care conține 0,20 % carbon. Această ductilitate este avantajoasă atât pentru operațiunile de îndoire, cât și pentru cele de ambutisare simplă. Totuși, oțelurile fără interstiții (IF) oferă avantaje semnificative. Oțelurile IF depășesc celelalte trei calități, inclusiv 1010, 1020 și 1008, în ceea ce privește ambutisarea adâncă, datorită absenței carbonului și a altor adaosuri micro-aliate speciale care inhibă îmbătrânirea prin deformare în materiale.
Complexitatea procesării se reflectă în costurile diferite.
1010 și 1008 sunt, de obicei, cele mai ieftine opțiuni.
1010 este cu 5–8 % mai ieftin decât 1020, datorită controlului mai strict al compoziției în cazul oțelului 1020.
Oțelul IF este cu 15–20% mai scump din cauza topirii speciale și a recoacerii speciale.
Costul și complexitatea prelucrării determină selecția. Oțelul 1010 este utilizat în mod frecvent în aplicații cu buget restrâns și unele cerințe de deformare, cum ar fi suporturile structurale sau piesele de carcasă. Majoritatea producătorilor consideră această combinație destul de dificil de adoptat, deoarece, în condițiile unor constrângeri bugetare, oțelul 1010 este cel mai potrivit.
În același timp, oțelurile IF au o finisare superficială excelentă, cu o suprafață netedă și uniformă, care este necesară pentru piesele de autoturisme destinate vopsirii. În cursul operațiunilor de deformare, oțelul 1020 prezintă mai puține benzi Lüders decât oțelul 1010, care este un oțel cu benzi Lüders mai pronunțate.
Întrebări frecvente
Care este avantajul principal al utilizării oțelului 1010 pentru deformarea la rece?
oțelul 1010 are un grad ridicat de ductilitate. Prin urmare, piesele ambutisate pot fi îndoiți în mod repetat fără riscul de fisurare.
De ce nu este potrivit oțelul 1010 pentru operațiunile de ambutisare adâncă?
Datorită valorii reduse a coeficientului n, care este mai mică de 0,18, oțelul 1010 prezintă o capacitate scăzută de ecruisare, ceea ce duce la o ecruisare rapidă și la fragilizarea sa în condiții de deformare ridicată.
Cum se compară oțelul 1010 cu alte oțeluri cu conținut scăzut de carbon?
În comparație cu oțelurile 1008 și 1020, oțelul 1010 are o combinație unică de formabilitate, rezistență la tractiune și preț, ceea ce îl face mai atrăgător, având în vedere că oțelurile fără interstițiali au o formabilitate superioară, deși la un preț mai mare.