I toplo i hladno valjanje su procesi za formiranje čeličnih ploča ili profila i imaju značajan uticaj na strukturu i svojstva čelika.
Valjanje čelika uglavnom koristi toplo valjanje, dok se hladno valjanje obično koristi samo za proizvodnju čelika malih{0}}veličina i tankih ploča, te drugih čeličnih materijala koji zahtijevaju precizne dimenzije.
I. Vruće valjanje
Po definiciji, čelične ingote ili gredice je teško deformirati na sobnoj temperaturi i nije ih lako obraditi. Obično se zagrevaju na 1100-1250 stepeni za valjanje; ovaj proces valjanja se naziva vrućim valjanjem.
Završna temperatura vrućeg valjanja je uglavnom 800-900 stepeni, nakon čega se obično hladi na zraku. Stoga je toplo valjano stanje ekvivalentno normalizirajućem tretmanu.
Većina čeličnih materijala se valja metodom vrućeg valjanja. Čelik koji se isporučuje u toplo-valjanom stanju ima sloj kamenca željeznog oksida na svojoj površini zbog visoke temperature, čime se obezbjeđuje određeni stepen otpornosti na koroziju i omogućava skladištenje na otvorenom.
Međutim, ovaj sloj kamenca od željeznog oksida također čini površinu vruće{0}}valjanog čelika hrapavom i dimenzije znatno variraju. Stoga je čelik koji zahtijeva glatku površinu, precizne dimenzije i dobra mehanička svojstva potrebno proizvesti hladnim valjanjem koristeći toplo-valjane poluproizvode-kao sirovine.
Prednosti:
Velika brzina formiranja, visok učinak i bez oštećenja premaza. Može se napraviti u raznim oblicima poprečnog presjeka kako bi se zadovoljile potrebe različitih aplikacija; hladno valjanje može uzrokovati značajnu plastičnu deformaciju čelika, čime se povećava granica popuštanja čelika.
Nedostaci:
1. Iako nema vruće plastične kompresije tokom procesa oblikovanja, zaostalo naprezanje i dalje postoji unutar poprečnog -presjeka, što neizbježno utiče na ukupne i lokalne karakteristike izvijanja čelika;
2. Hladnovaljani čelični profili su općenito otvoreni profili, što rezultira niskom slobodnom torzijskom krutošću poprečnog presjeka. Sklone su uvrtanju pri savijanju i sklone savijanju-torzionom izvijanju pod kompresijom, što rezultira lošom otpornošću na torziju;
3. Hladno valjani čelik ima manju debljinu stijenke i nema zadebljanja na uglovima gdje su ploče spojene, što rezultira slabom otpornošću na lokalizovana koncentrisana opterećenja.
II. Hladno valjanje
Hladno valjanje se odnosi na metodu valjanja koja koristi pritisak valjaka za kompresiju čelika na sobnoj temperaturi, mijenjajući oblik čelika. Iako proces obrade također uzrokuje zagrijavanje čelične ploče, to se još uvijek naziva hladno valjanje. Konkretnije, hladno valjanje koristi toplo-valjane čelične kolute kao sirovinu. Nakon kiseljenja kako bi se uklonio kamenac, podvrgava se obradi pod pritiskom, što rezultira gotovim proizvodom koji se naziva hladno-valjani kotur.
Općenito, hladno{0}}čelik, kao što su pocinčani i bojom obloženi čelični limovi, zahtijeva žarenje, tako da ima bolju plastičnost i izduženje, te se široko koristi u automobilskoj industriji, industriji kućnih aparata i hardveru. Hladno{3}}valjani limovi imaju određeni stepen glatkoće površine i na dodir su relativno glatki, uglavnom zbog procesa kiseljenja. Vruće{5}}valjani limovi uglavnom ne zadovoljavaju potrebnu glatkoću površine, tako da toplo-valjane čelične trake moraju biti hladno-valjane. Takođe, najtanja toplo{9}}valjana čelična traka je uglavnom debljine 1,0 mm, dok hladno valjanje može postići debljinu od 0,1 mm. Vruće valjanje je valjanje iznad temperature kristalizacije, dok je hladno valjanje ispod temperature kristalizacije.
Hladno valjanje mijenja oblik čelika kontinuiranom hladnom deformacijom. Stvrdnjavanje kod hladnog rada uzrokovano ovim procesom povećava čvrstoću i tvrdoću hladno-valjanog kotura, dok istovremeno smanjuje njegovu žilavost i duktilnost.
Za primjenu krajnje{0}}uporabe, hladno valjanje pogoršava performanse štancanja, čineći proizvod pogodnim za dijelove s jednostavnom deformacijom.
Prednosti:
Može uništiti strukturu livenja čeličnog ingota, poboljšati veličinu zrna čelika i eliminisati mikrostrukturne defekte, čineći tako čeličnu strukturu gušćom i poboljšavajući njena mehanička svojstva. Ovo poboljšanje se uglavnom odražava duž smjera valjanja, tako da čelik više nije izotropan u određenoj mjeri; mehurići, pukotine i poroznost formirani tokom livenja mogu se takođe zavariti zajedno pod visokom temperaturom i pritiskom.
Nedostaci:
1. Nakon vrućeg valjanja, nemetalne inkluzije (uglavnom sulfidi i oksidi, kao i silikati) unutar čelika se presuju u tanke limove, što dovodi do raslojavanja. Delaminacija uvelike pogoršava vlačna svojstva čelika u smjeru debljine i može uzrokovati kidanje međuslojeva tijekom skupljanja zavara. Lokalno naprezanje izazvano skupljanjem zavara često dostiže nekoliko puta veću deformaciju granice popuštanja, što je mnogo veće od naprezanja uzrokovanog opterećenjem;
2. Preostalo naprezanje uzrokovano neravnomjernim hlađenjem. Preostali stres je unutrašnji samo-uravnotežujući stres bez vanjske sile. Svi toplo{4}}valjani čelični profili različitih poprečnih-presjeka imaju ovu vrstu zaostalog naprezanja. Općenito, što je veća -veličina poprečnog presjeka čelika, to je veće zaostalo naprezanje. Preostalo naprezanje, iako se samo-uravnotežuje, ipak ima određeni utjecaj na performanse čeličnih komponenti pod vanjskim silama. Na primjer, može imati štetne učinke na deformaciju, stabilnost i otpornost na zamor.
III. sažetak:
Glavna razlika između hladnog i toplog valjanja je temperatura procesa valjanja. "Hladno" se odnosi na sobnu temperaturu, a "vruće" na visoku temperaturu.
Sa metalurške tačke gledišta, granicu između hladnog i toplog valjanja treba razlikovati temperaturom rekristalizacije. To jest, valjanje ispod temperature rekristalizacije je hladno valjanje, a valjanje iznad temperature rekristalizacije je toplo valjanje. Temperatura rekristalizacije čelika je 450-600 stepeni.
Glavne razlike između toplo{0}}valjanog i hladno{1}}valjanog čelika su:
1. Izgled i kvaliteta površine:
Budući da se hladno-valjani limovi dobivaju iz toplo-valjanih limova nakon procesa hladnog valjanja, a hladno valjanje također uključuje određenu površinsku obradu, hladno-valjani limovi imaju bolji kvalitet površine (kao što je hrapavost površine) od toplo-valjanih limova. Stoga, ako postoje visoki zahtjevi za kvalitetom naknadnog farbanja i premazivanja proizvoda, uglavnom se biraju hladno{5}}valjani limovi. Vruće{7}}valjani limovi se dalje dijele na ukiseljene i neukiseljene. Kiseli limovi imaju normalnu metalnu boju zbog kiseljenja, ali pošto nisu hladno-valjani, kvalitet njihove površine nije tako visok kao kod hladno-valjanih listova. Neukiseljene listove obično imaju sloj oksida na površini, koji izgleda bez sjaja ili ima crni sloj željeznog oksida. Jednostavno rečeno, izgledaju kao da su zagrijani, a ako se čuvaju u lošem okruženju, obično će imati malo rđe.
2. Performanse: Općenito, mehanička svojstva toplo-valjanih i hladno-valjanih limova se smatraju istim u inženjerskim primjenama, iako se hladno-valjani limovi podvrgavaju određenom otvrdnjavanju tokom procesa hladnog valjanja (međutim, ovo ne isključuje situacije u kojima postoje strogi zahtjevi za mehanička svojstva, u kom slučaju ih treba tretirati drugačije). Hladno{5}}valjani limovi obično imaju nešto veću granicu tečenja i površinsku tvrdoću od toplo{6}}valjanih limova. Specifične vrijednosti zavise od stepena žarenja hladno-valjanog lima. Međutim, bez obzira na proces žarenja, čvrstoća hladno-valjanih limova je veća od čvrstoće toplo{11}}valjanih limova.
3. Performanse oblikovanja: Budući da su performanse hladno-i toplo-valjanih limova u osnovi slične, faktori koji utiču na performanse oblikovanja zavise od razlika u kvalitetu površine. Budući da je kvalitet površine hladno{4}}valjanih limova, općenito govoreći, bolji za čelične limove od istog materijala, hladno-valjani limovi imaju bolje karakteristike oblikovanja od toplo-valjanih limova.
