Roestvrijstalen plaat: warmgewalst versus koudgewalst, gebeitst versus gegloeid Uitgelegd

Roestvrij stalen plaatspecificaties vermelden routinematig een walsmethode en een afwerkingsconditie naast elkaar - "warmgewalst, gegloeid en gebeitst" of "koudgewalst, 2B" - en kopers die niet bekend zijn met de terminologie beschouwen de twee labels vaak als uitwisselbaar. Ze beschrijven twee verschillende productiestadia. De walsmethode (warm of koud) bepaalt hoe de plaat op dikte wordt gebracht en welke mechanische en dimensionele eigenschappen hieruit voortvloeien.

Beitsen en gloeien beschrijven een warmte-behandeling en oppervlaktereiniging- die beide walsroutes kunnen volgen. Als u de verkeerde combinatie specificeert, kan dit betekenen dat u moet betalen voor toleranties of oppervlaktekwaliteit die een project niet nodig heeft, of dat u te weinig -een onderdeel specificeert dat later niet voldoet aan de vlakheids-, corrosie- of vormvereisten. Deze gids scheidt de twee variabelen, vergelijkt ze naast elkaar met de ASTM A240- en ASTM A480-criteria, en biedt een eenvoudig raamwerk voor het kiezen tussen deze variabelen.

Wat is het verschil tussen warmgewalste en koudgewalste roestvrijstalen plaat?

Warmgewalst (HR) en koudgewalst (CR) beschrijven de temperatuur waarbij het staal wordt verkleind tot de uiteindelijke dikte, en die ene variabele bepaalt vrijwel elk stroomafwaarts verschil in oppervlaktetextuur, tolerantie, sterkte en prijs.

Het warmwalsproces

Een continu-gegoten plaat wordt opnieuw verwarmd tot ongeveer 1.100–1.250 graden - ruim boven de herkristallisatietemperatuur van de legering - en door een reeks walsstellingen gevoerd die de plaat terugbrengen tot de gewenste dikte, terwijl de korrelstructuur voortdurend herkristalliseert. Omdat het metaal bij deze temperatuur zacht en plastisch is, worden in relatief weinig passages grote diktereducties bereikt, waardoor warmwalsen voordeliger is voor dikkere secties. Het nadeel is een ruwe, grijze-zwarte oxidelaag op het oppervlak en een lossere controle over de uiteindelijke dikte en vlakheid.

Het koudwalsproces

Koudwalsen begint bij een warm-gewalste, gegloeide en gebeitste rol en reduceert deze rol verder bij of nabij kamertemperatuur, onder de herkristallisatietemperatuur. Omdat koud metaalwerk-harder wordt terwijl het vervormt, vereist koude reductie veel lichte passages in plaats van een paar zware, met tussentijdse gloeien om de ductiliteit tussen passages te herstellen op hogere- reductieschema's. Het proces is langzamer en meer energie- en kapitaal-intensief per ton, maar het produceert een gladder oppervlak, nauwere dikte- en vlakheidstoleranties, en een bescheiden toename van de sterkte door behouden koud werk.

Een veel voorkomend verwarringspunt is de moeite waard om direct aan te pakken: onder ASTM A480/A480M worden de termen "plaat", "strip" en "plaat" voornamelijk gedefinieerd door dikte en breedte, en niet door walsmethode. Vlak product met een dikte van minder dan ongeveer 4,76 mm (3/16 inch) wordt geclassificeerd als plaat of strip en wordt normaal gesproken koudgewalst; vlak product met of boven die dikte wordt geclassificeerd als plaat en wordt normaal gesproken geproduceerd door warmwalsen. Bij commercieel gebruik is 'koudgewalste plaat' echter een veelgebruikte handelsterm voor koud-verkleind vlak materiaal - doorgaans 2B-, BA- of 2D-afgewerkt materiaal - geleverd in diktes tot ongeveer 1/4 inch (6,35 mm) voor tanks, apparaatpanelen en architectonisch werk. Kopers moeten bij hun leverancier bevestigen of 'koudgewalste plaat' op een offerte verwijst naar echte ASTM-gedefinieerde plaat of naar zwaardere-koudgewalste-plaat, aangezien de toepasselijke tolerantietabel tussen de twee verschilt.

Tabel 1. Algemene kenmerken van warm-gewalst versus koud-gewalst roestvrij staal. Bereiken zijn typische molenpraktijken; bevestig de exacte cijfers aan de hand van de specifieke ASTM A480/A480M-editie en het productspecificatieblad dat van kracht is voor de bestelling.

Wat betekent "gebeitst en gegloeid" voor roestvrijstalen platen?

Met 'gebeitst en gegloeid' (en de nauw verwante heet-gewalste termen HRAP en HRPO) wordt een warmte-behandeling en chemische-reinigingsstap beschreven die wordt toegepast na het walsen - en niet een op zichzelf staande walsmethode -. Dit herstelt de corrosieweerstand van de plaat en bereidt het oppervlak voor op fabricage.

Gloeien

Omdat-gewalste roestvrijstalen platen, vooral warm-gewalste platen, van de wals komen met interne spanning en een korrelstructuur die niet is geoptimaliseerd voor ductiliteit of corrosieweerstand. Bij gloeien wordt de plaat opnieuw verwarmd tot een oplossings-behandelingstemperatuur (typisch 1010–1120 graden voor gewone austenitische kwaliteiten zoals 304/304L en 316/316L) en wordt deze lang genoeg vastgehouden om carbiden op te lossen en de microstructuur te homogeniseren, en vervolgens snel genoeg af te koelen - meestal door waterkoeling of snelle luchtkoeling op een doorlopende lijn - voorkomen dat chroomcarbiden neerslaan bij de korrelgrenzen. Een goed gegloeide plaat is zacht, taai en vrij van de sensibilisatie die kan leiden tot intergranulaire corrosie bij later lassen of onderhoud.

Beitsen

Zowel warmwalsen als gloeien vormen een oxidelaag op het oppervlak, en de laag basismetaal direct onder die schaal is verarmd aan chroom, wat plaatselijk de corrosieweerstand verzwakt. Bij beitsen wordt de plaat ondergedompeld of besproeid in een zuurbad - meestal een gemengde salpeter-fluorwaterstofzuuroplossing - die de aanslag en de chroom-laag eronder oplost, waardoor schoon metaal bloot komt te staan ​​dat-een passieve chroom-oxidefilm met volledige-sterkte kan vormen bij contact met lucht. Beitsen volgens ASTM A380 is de industrie-standaardmethode voor het herstellen van de passivatie na heet werk; het ruwt het oppervlak ook enigszins op in vergelijking met een ongebeitst of helder-gegloeide afwerking.

Waarom de twee stappen altijd gepaard gaan

Door gloeien zonder beitsen ontstaat er kalkaanslag en een laag chroom{0}}verarmd op het oppervlak, zodat de plaat niet de nominale corrosieprestaties bereikt, ook al zijn de mechanische eigenschappen correct. Bij beitsen zonder gloeien wordt de korrelstructuur of interne spanning niet aangepakt. Om die reden worden het gloeien en beitsen in de fabriekscertificeringen voor standaard plaatmateriaal samen vermeld, en wordt de combinatie toegepast op warm-gewalste plaat (die HRAP/HRPO produceert, ASTM-afwerking nr. 1) en op koud-gewalste rollen (die afwerking nr. 2D of nr. 2B produceren wanneer een laatste huidpassage volgt op het beitsen).

Hoe vergelijken warmgewalste en koudgewalste platen wat betreft mechanische eigenschappen?

Zowel warm{0}} als koudgewalste- austenitische platen moeten voldoen aan dezelfde ASTM A240/A240M-tabel met minimale mechanische eigenschappen voor een bepaalde kwaliteit wanneer ze worden geleverd in de standaard gegloeide toestand; koud-gewalst 2B-materiaal ligt doorgaans dichter bij de bovenkant van dat bereik omdat de laatste huidpassage een kleine hoeveelheid koud werk achterlaat, maar het wordt niet verkocht op een aparte, hogere eigendomstafel.

ASTM A240 minimale mechanische eigenschappen - gebruikelijke kwaliteiten, gegloeide toestand

Tabel 2. Minimale mechanische eigenschappen volgens ASTM A240/A240M voor gangbare austenitische plaatkwaliteiten in gegloeide toestand. Deze minima zijn van toepassing ongeacht of de plaat warm of koudgewalst is; controleer altijd aan de hand van de huidige editie van de A240/A240M en het molentestrapport (MTR) voor de soortelijke warmte.

In de praktijk worden koud-gewalste 2B-platen vaak iets boven deze minima getest op de rekgrens, omdat de lichte tempering (huid) die na het uitgloeien een kleine, gecontroleerde hoeveelheid spanningsverharding met zich meebrengt, terwijl volledig warm-gewalste-en-gegloeide platen - geen daaropvolgende koudereductietests ondergaan - dichter bij de gegloeide basislijn. Geen van beide omstandigheden verandert de corrosieweerstand van de legering, die wordt bepaald door de chemie (chroom, molybdeen, stikstofgehalte, uitgedrukt als PREN) en door hoe volledig de passieve laag werd hersteld tijdens het beitsen, en niet door het walsen.

Welke oppervlakteafwerkingen zijn beschikbaar op HR- en CR-platen?

Warm-gewalste plaat wordt normaal gesproken geleverd als ASTM A480 No. 1 afwerking, terwijl koud-gewalst product een bereik omvat van de saaie No. 2D via de algemene- No. 2B tot aan de heldere, spiegel-BA-afwerking, en elk wordt gedefinieerd door zijn productieroute in plaats van door een enkele visuele beschrijving.

Tabel 3. Oppervlakteafwerkingen van walsen die gewoonlijk worden gespecificeerd op roestvrijstalen platen en platen volgens ASTM A480/A480M. Mechanisch gepolijste afwerkingen (Nee. 3, Nee. 4, Nee. 8, HL) worden daarna geproduceerd door slijpen of polijsten en kunnen worden aangebracht op een HR- of CR-basis.

Hoe zijn het diktebereik en de maattolerantie met elkaar te vergelijken?

Koud{0}}gewalst materiaal heeft nauwere dikte-, breedte- en vlakheidstoleranties dan warm-gewalste plaat van vergelijkbare grootte, wat de belangrijkste praktische reden is dat fabrikanten er meer voor betalen voor onderdelen met nauwe- passende of cosmetische vereisten.

ASTM A480/A480M publiceert afzonderlijke tolerantietabellen voor warm-gewalste plaat en voor koud-gewalste plaat en plaat. Toleranties voor warmgewalste platen schalen met zowel de dikte als de breedte en worden over het algemeen uitgedrukt in bredere banden omdat de hete wals minder nauwkeurige controle heeft over de einddikte en omdat thermische contractie tijdens het afkoelen extra variabiliteit introduceert.

De toleranties voor koud{0}}gewalst materiaal zijn krapper over vergelijkbare diktebereiken, en koud-gewalst spoelmateriaal wordt vaak op spanning-gespannen als laatste stap, specifiek om te voldoen aan vlakheidseisen die warm-gewalste platen economisch niet kunnen bereiken zonder een afzonderlijke nivellerings- of slijpbewerking. Voor projecten met bewerkings-, vorm- of las-montage-eisen- met nauwe toleranties is het specificeren van koud-gewalst materiaal - of warm-gewalste plaat die is genivelleerd en op maat bewerkt - meestal kosteneffectiever- dan proberen nauwe toleranties rechtstreeks van een hete walserij te handhaven.

Is koudgewalste plaat duurder dan warmgewalste plaat?

Ja. Koud-gewalst roestvrij staal kost doorgaans meer per ton dan warm-gewalst roestvrij staal van dezelfde kwaliteit, doorgaans in de orde van grootte van een merkbare procentuele premie met dubbele- cijfers, afhankelijk van de dikte, afwerking en marktomstandigheden, omdat de koude-reductieroute aanzienlijk meer verwerkingsstappen en een strakkere procescontrole vereist.

Het kostenverschil is te wijten aan verschillende samengestelde factoren: koudwalsen vereist meerdere lichte passages in plaats van een paar zware, waardoor meer machinetijd per ton nodig is; hogere- reductieschema's vereisen tussentijdse gloeien tussen de passages; helder uitgloeien en spanningsnivellering op meerdere-standen zorgen voor extra kapitaal-intensieve processtappen; en de nauwere dimensionale en oppervlakte--kwaliteitstoleranties die verband houden met koud-gewalst product vereisen nauwere-procesinspecties en hogere uitval-/herbewerkingspercentages wanneer toleranties worden gemist.

Kopers moeten deze premie afwegen tegen de werkelijke functionele vereiste - die een CR- of BA-afwerking specificeert voor een onderdeel dat wordt geverfd, geïsoleerd of anderszins aan het zicht onttrokken en geen nauwe- tolerantie heeft. Het pasoppervlak is een veelvoorkomende bron van vermijdbare kosten in een stuklijst.

Welke moet u kiezen - HR, CR of Pickled & Annealed - voor uw toepassing?

Zorg ervoor dat de plaatconditie overeenkomt met de eisen van het onderdeel - structurele doorsnede en dikte, maattolerantie, uiterlijk van het oppervlak of corrosiebestendigheid - in plaats van standaard de hoogste- afwerkingsoptie te gebruiken, aangezien elke toegevoegde verwerkingsstap de kosten verhoogt zonder noodzakelijkerwijs de prestaties voor die vereiste te verbeteren.

Tabel 4. Selectierichtlijnen voor het afstemmen van veelgebruikte applicatiedrivers op de plaatconditie. Bevestig altijd de specifieke ASTM A240/A480-afwerking en tolerantieoproep op de inkooporder en het walstestrapport.

Veelgestelde vragen

Q: Wordt roestvrijstalen plaat altijd warmgewalst?

A: Nee. Materiaal op of boven ongeveer 3/16 inch (4,76 mm) wordt geclassificeerd als 'plaat' onder ASTM A480 en wordt meestal warmgewalst, maar koude-reductielijnen leveren ook zwaarder-koud- koudgewalst materiaal - dat vaak op de markt wordt gebracht als "koudgewalste plaat" - tot ongeveer 1/4 inch (6,35 mm) voor tanks, apparaten en bouwkundige constructies gebruik. Bevestig de daadwerkelijke rolroute en de toepasselijke tolerantietabel bij de leverancier, in plaats van uitsluitend uit te gaan van het woord 'plaat'.

Q: Maakt koudwalsen roestvast staal sterker dan warmwalsen?

A: Marginaal, en alleen als een skin pass in de eindtoestand blijft. Een lichte tempering na het uitgloeien (waardoor de No. 2B-afwerking wordt geproduceerd) introduceert een kleine hoeveelheid behouden koud werk dat de vloeigrens iets boven de volledig uitgegloeide basislijn verhoogt, maar zowel warm-gewalste als koud-gewalste platen moeten voldoen aan dezelfde ASTM A240-tabel met minimale eigenschappen voor de klasse - koudwalsen is geen vervanging voor een gespecificeerde koud-bewerkte tempering.

Q: Wat is het verschil tussen beitsen en passiveren?

A: Bij beitsen (ASTM A380) wordt zuur gebruikt om walshuid en de chroom{1}}laag eronder te verwijderen, waardoor basismetaal bloot komt te liggen dat bij blootstelling aan lucht zijn eigen passieve film vormt. Passivering (ASTM A967) is doorgaans een aparte, mildere zuur- of citroenbehandeling die na de fabricage wordt toegepast om vrije ijzerverontreiniging - door snijden, slijpen of hanteren - te verwijderen en om passieve filmvorming op een toch al- schoon oppervlak te bevorderen. De door de fabriek-meegeleverde plaat is gebeitst; Passivering is gewoonlijk een stap van de fabrikant of de eindgebruiker- die wordt uitgevoerd na machinale bewerking of lassen.

Q: Kunnen warm-gewalste platen daarna koud-gewalst worden?

A: Niet economisch voor de basisplaat zelf, maar een mechanisch gepolijste afwerking (Nee. 3, Nee. 4 of Nee. 8) kan worden aangebracht op een warm-gewalst, gebeitst plaatoppervlak, en dit is gebruikelijk voor bouwkundige onderdelen en onderdelen die in contact komen met voedsel-gefabriceerd uit zwaarder materiaal dat anders alleen koud-gewalste rollen zou kunnen leveren.

Q: Welke voorwaarde moet ik opgeven als ik het nog niet zeker weet?

A: Voor een dikte van 3/16 inch of meer zonder strakke vlakheid of cosmetische vereisten, specificeer warmgewalst, gegloeid en gebeitst volgens ASTM A240/A480, geen. 1 afwerking. Voor dunnere diktes, nauwere toleranties of zichtbare oppervlakken specificeert u koudgewalst, gegloeid en gebeitst, geen. 2B-afwerking als standaard-doelstelling, en stapt u alleen over op 2D, BA of een gepolijste afwerking als de toepassing dit specifiek vereist.