1. Termiskā{0}}Mehāniskā apstrāde: mikrostruktūras galvenais virzītājspēks
a. Kontrolēta velmēšana un dzesēšana (termo{1}}mehāniskās vadības process, TMCP)
Mehānisms: TMCP ietver tērauda velmēšanu noteiktā temperatūras diapazonā (parasti 800–950 grādi, austenīta pārkristalizācijas zona) un pēc-velmēšanas dzesēšanas ātruma kontroli. Šis process attīra austenīta graudus, kas vēlāk atdzesēšanas laikā pārvēršas smalkākos ferīta-perlīta graudos.
Smalkākiem graudiem=labāka izturība zemā- temperatūrā: mazāki ferīta graudi palielina graudu robežu skaitu, kas darbojas kā šķērslis plaisu izplatībai zemas -temperatūras triecienslodzes laikā. Piemēram, ferīta graudu izmēra samazināšana no 50 μm līdz 10 μm var dubultot S355J0WP 0 grādu trieciena enerģiju (no minimālā 27 J līdz vairāk nekā 50 J).
Dzesēšanas ātruma kontrole: Lēna dzesēšana (gaisa dzesēšana) novērš cietu, trauslu fāžu, piemēram, martensīta vai bainīta, veidošanos, kas ir pakļauti trausliem lūzumiem zemā temperatūrā. Un otrādi, pārāk strauja dzesēšana (piemēram, ūdens dzēšana) var izraisīt martensītu, paaugstinot kaļamās -trauslās pārejas temperatūru (DBTT) par 30–50 grādiem.
b. Normalizējoša termiskā apstrāde
Lietojumprogrammas scenārijs: For thick S355J0WP plates (e.g., >20 mm), velmēšana vien var izraisīt nevienmērīgu graudu augšanu serdē. Normalizēšana (karsēšana līdz 900–950 grādiem, turēšana, lai homogenizētu austenītu, pēc tam gaisa dzesēšana) novērš segregāciju, izsmalcina graudus un nodrošina vienmērīgu ferīta-perlīta sadalījumu.
Ietekme uz īpašībām: Normalizētajam S355J0WP ir par 15–20% augstāka izturība pret zemu -temperatūru nekā ne-normalizētam materiālam, jo tas samazina "joslu struktūras" (mainīgus ferīta un perlīta slāņus), kas darbojas kā plaisu ceļi zemā temperatūrā.
2. Iekšējie defekti: slēpti zemas{0}}temperatūras trausluma riski
a. Nemetāliski ieslēgumi
Veidi un ietekme:
Sulfīdu ieslēgumi (piemēram, MnS): Pat ar zemu sēra saturu (mazāks vai vienāds ar 0,015%), atlikušie MnS ieslēgumi (izstiepti gar velmēšanas virzienu) rada sprieguma koncentrāciju. Zemā temperatūrā šie ieslēgumi atdalās no matricas, radot plaisas, kas ātri izplatās.
Oksīdu ieslēgumi (piemēram, Al2O3): Cietie, leņķiskie Al₂O₃ ieslēgumi (no deoksidācijas) darbojas kā "mikro-iegriezumi", samazinot tērauda spēju absorbēt trieciena enerģiju.
Mīkstināšana: Izmantojotārstēšana ar kalcijukausēšanas laikā pārveido MnS ieslēgumus sfēriskos CaS-CaO kompleksos, kas, visticamāk, neizraisīs plaisas. Tas var uzlabot zemas-temperatūras triecienizturību par 25–30%.
b. Porainības un saraušanās dobumi
Veidošanās: Liešanas laikā veidojas porainība (mazi gāzes burbuļi) vai saraušanās dobumi (no nepilnīgas sacietēšanas). Šie defekti samazina efektīvo slodzes-nesošo laukumu un koncentrē spriegumu-zemā temperatūrā, tie var izaugt makroskopiskās plaisās pat pie mērenas slodzes.
Ietekme: A porosity volume fraction of >0,5% var samazināt S355J0WP 0 grādu trieciena enerģiju par 40%, ja neatbilst "J0" pakāpes prasībām.
c. Atlikušais stress
Izcelsme: Residual stresses form during rolling (uneven cooling) or welding (thermal expansion/contraction). Tensile residual stresses (e.g., >200 MPa) virsmas vai tuvu -metināšanas zonās apvienojas ar zemas-temperatūras trauslumu, paātrinot plaisu rašanos.
Piemērs: S355J0WP plāksnēm ar lielu atlikušo stiepes spriegumu var būt trausls lūzums pie -10 grādiem, pat ja to DBTT teorētiski ir 0 grādi. Sprieguma mazināšanas rūdīšana (karsēšana līdz 550–600 grādiem, turēšana, pēc tam lēna dzesēšana) var samazināt atlikušos spriegumus par 60–80%, atjaunojot izturību zemā temperatūrā.
3. Materiāla biezums: būtisks faktors zemas{0}}temperatūras veiktspējai
a. Mikrostrukturālā neviendabība
Thick plates (e.g., >30 mm) velmēšanas laikā atdziest serdē lēnāk nekā virsma, kā rezultātā serdē veidojas rupjāki graudi. Rupjiem graudiem ir zemāka stingrība: 0 grādu trieciena enerģija 40 mm-biezai S355J0WP plāksnei var būt par 30–40% zemāka nekā 10 mm{10}}biezai tāda paša sastāva plāksnei.
b. Triaksiālais stresa stāvoklis
Trieciena slodzes laikā bieziem materiāliem rodas atriaksiālais stresa stāvoklis(stiepes spriegums trīs virzienos) netālu no trieciena vietas, savukārt plāniem materiāliem ir vienmērīgāks plaknes spriegums. Triaksiālais spriegums ierobežo plastisko deformāciju (galveno trieciena enerģijas absorbcijas veidu) un veicina trauslumu{1}}pat tad, ja mikrostruktūra ir izsmalcināta.
Standarta prasība: EN 10025-5 pieļauj mazāku trieciena enerģiju biezākām S355J0WP plāksnēm (piem., 27 J 16–40 mm, salīdzinot ar . 34 J<16 mm) to account for this effect.
4. Pakalpojuma vide: paātrina zemas{0}}temperatūras īpašību pasliktināšanos
a. Atmosfēras korozija
Mehānisms: S355J0WP ir balstīts uz blīvu, pielipušo rūsas slāni (satur Cu, Cr oksīdus), lai nodrošinātu izturību pret koroziju. Tomēr aukstā, mitrā vidē (piemēram, piekrastes aukstajos reģionos) atkārtoti sasalšanas{5}}atkausēšanas cikli izraisa rūsas slāņa plaisāšanu. Mitrums iekļūst plaisās, kas noved piepunktveida korozija(lokalizēts metāla zudums).
Ietekme uz īpašībām: bedres darbojas kā asi robi, koncentrējot stresu. Zemās temperatūrās šie robi samazina tērauda izturību pret lūzumiem (KIC) par 20–30%, padarot to pakļauti trauslumam statiskās vai dinamiskās slodzēs.
b. Ūdeņraža absorbcija (ūdeņraža trauslums)
Avoti: Ūdeņradis var iekļūt S355J0WP metināšanas (mitrums elektrodos), kodināšanas (skābi šķīdumi) vai apkopes laikā (mitrs gaiss ar H₂S). Zemā temperatūrā ūdeņraža atomi izkliedējas līdz graudu robežām un veido ūdeņraža molekulas (H₂), radot augstu iekšējo spiedienu.
Sekas: Ūdeņraža trauslums samazina zemas-temperatūras triecienizturību par 50–70% un var izraisīt "aizkavētu trauslu lūzumu"-pēkšņu atteici pastāvīgā spriedzē (piemēram, strukturālās slodzes) pat temperatūrā, kas pārsniedz DBTT.
