1. کاربن کا مواد سرد-رولڈ کوائل کی سختی کو کیسے متاثر کرتا ہے اس کے پیچھے بنیادی اصول کیا ہے؟
ٹھوس محلول کی مضبوطی: کاربن ایٹم فیرائٹ ( -Fe) کے بیچوالا جالی میں بیچوالا ٹھوس محلول کے طور پر موجود ہیں۔ چونکہ کاربن کے ایٹم لوہے کے ایٹموں سے بہت چھوٹے ہوتے ہیں، اس لیے وہ لوہے کی جالی کو مسخ کرتے ہیں، مقامی تناؤ کے میدان پیدا کرتے ہیں اور نقل مکانی میں رکاوٹ ڈالتے ہیں۔ یہ جالی کی مسخ پلاسٹک کی اخترتی کے خلاف مواد کی مزاحمت کو بڑھاتی ہے، جس کے نتیجے میں سختی اور طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔
فیز ٹرانسفارمیشن اور مائیکرو اسٹرکچر کا تعین: کاربن کا مواد سٹیل کے مائکرو اسٹرکچر کا تعین کرتا ہے:
کم کاربن اسٹیل (C <0.25%): مائکرو اسٹرکچر بنیادی طور پر پرلائٹ کی تھوڑی مقدار کے ساتھ فیرائٹ ہے۔ فیرائٹ خود نسبتاً نرم ہے، جس کے نتیجے میں مجموعی سختی کم ہوتی ہے۔
درمیانی کاربن اسٹیل (C 0.25%~0.6%): پرلائٹ کا تناسب بڑھتا ہے۔ پرلائٹ فیرائٹ اور سیمنٹائٹ (Fe₃C، ایک انتہائی سخت مرکب) کا ایک تہہ دار مرکب ہے، جس کی سختی فیرائٹ سے کہیں زیادہ ہے۔
ہائی کاربن اسٹیل (C > 0.6%): مائیکرو اسٹرکچر میں زیادہ سیمنٹائٹ ظاہر ہوتا ہے، یہاں تک کہ نیٹ ورک یا دانے دار کاربائڈز بھی بناتا ہے، جس سے سختی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔
2۔کیا کاربن کے مواد اور سرد-رولڈ کوائلز کی سختی کے درمیان کوئی مقداری تعلق ہے؟
تجرباتی فارمولہ: گرم-رولڈ یا اینیلڈ کاربن اسٹیل کے لیے، تناؤ کی طاقت (سختی کے متناسب) کا کاربن کے مواد کے ساتھ تقریباً لکیری تعلق ہوتا ہے۔
کولڈ رولنگ ورک ہارڈیننگ کا اضافی اثر: سرد-رولڈ کوائلز کے لیے، سختی کا انحصار نہ صرف کاربن کے مواد پر ہوتا ہے بلکہ کولڈ رولنگ میں کمی کی شرح پر بھی ہوتا ہے۔ کولڈ رولنگ کے دوران نقل مکانی کی کثافت تیزی سے بڑھ جاتی ہے، جس کے نتیجے میں کام سخت ہو جاتا ہے۔
مقداری رجحان: اسی کولڈ رولنگ میں کمی کی شرح پر، کاربن کے مواد میں 0.1% اضافہ عام طور پر سختی میں نمایاں اضافہ کا باعث بنتا ہے (مثلاً، HRB یا HV) (مثلاً، HV میں 20-40 پوائنٹس کا اضافہ ہو سکتا ہے)۔ تاہم، ہائی کاربن رینج میں، سختی میں اضافے کی شرح مائیکرو اسٹرکچر میں ٹوٹنے والے مراحل کی موجودگی کی وجہ سے چپٹی ہوجاتی ہے۔
ٹیمپرنگ اثر: ٹھنڈے-رولڈ، اینیلڈ، یا ٹمپرڈ اسٹیلز میں، کاربن کے مواد کے ساتھ سختی میں تبدیلی ٹیمپرنگ درجہ حرارت اور کاربائیڈ کی بارش کے رویے پر منحصر ہوتی ہے۔
3. مختلف کاربن مواد کی حدود کے ساتھ ٹھنڈے-رولڈ کوائلز کے لیے عام سختی کی قدروں اور اطلاق کے منظرناموں میں کیا فرق ہے؟
الٹرا-کم کاربن اسٹیل: 0.01% سے کم یا اس کے برابر (جیسے IF اسٹیل)، آٹوموٹو باڈی پینلز (دروازے، ہڈز) اور پیچیدہ گہرے-حصوں میں استعمال ہوتا ہے۔
کم کاربن اسٹیل: 0.02%~0.15% ایپلائینس کیسنگز، عام مہر والے پرزہ جات، اور ٹن -پلیٹڈ سبسٹریٹس کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
4. کولڈ رولنگ کا عمل خود کاربن کے مواد سے طے شدہ اصل سختی کو کیسے تبدیل کرتا ہے؟
کام کی سختی کی شرح میں فرق:
کم کاربن اسٹیل: نسبتاً کم کام سخت کرنے کی صلاحیت۔ اگرچہ کولڈ رولنگ کے بعد سختی بڑھ جاتی ہے، سختی کی شرح سست ہے۔
اعلی کاربن سٹیل: انتہائی اعلی کام سختی کی شرح. ابتدائی مائیکرو اسٹرکچر میں پہلے سے موجود پرلائٹ اور کاربائیڈز کی بڑی مقدار کی وجہ سے، کولڈ رولنگ کے دوران نقل مکانی زیادہ شدید طور پر رکاوٹ بنتی ہے، جس کے نتیجے میں کمی کی بڑھتی ہوئی شرح کے ساتھ سختی میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے، اور اس کے سنترپتی تک پہنچنے کا امکان زیادہ ہوتا ہے۔
حتمی سختی کا اضافی اثر:
کولڈ-رولڈ کوائل کی آخری سختی ≈ (میٹرکس سختی کا تعین کاربن کے مواد سے ہوتا ہے) + (کام کی سختی کولڈ رولنگ میں کمی کی شرح سے تعاون کرتی ہے)۔
For example: A low-carbon steel cold-rolled coil (such as SPCC) with a large reduction rate (>50%) میں سختی (مثال کے طور پر، HRB 85) ایک اینیلڈ میڈیم کاربن اسٹیل (جیسے، annealed 45# اسٹیل HRB 80) سے زیادہ ہو سکتی ہے۔ لہذا، مختلف درخواست کی ضروریات کو پورا کرنے کے لئے کولڈ رولنگ کے عمل کے ذریعے سختی کو ایک خاص حد میں ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔
5. پیداوار یا درخواست میں، کاربن کے مواد اور عمل کو سختی کی ضروریات کے مطابق کیسے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے؟
کمپوزیشن ڈیزائن:
ہدف-اورینٹڈ: اگر حتمی پروڈکٹ کو انتہائی زیادہ سختی کی ضرورت ہے (مثال کے طور پر، اسپرنگ اسٹیل کی پٹی)، تو ہائی-کاربن اسٹیل (جیسے، 65Mn، C75S) کو منتخب کیا جانا چاہیے، کیونکہ اکیلے کام کی سختی کم-کاربن اسٹیل کی سختی کو مطلوبہ سطح تک نہیں بڑھا سکتی۔
ٹارگٹ پلاسٹکٹی: اگر بہترین فارمیبلٹی کی ضرورت ہو (مثال کے طور پر، گہری ڈرائنگ)، الٹرا-کم-کاربن یا کم-کاربن اسٹیل کو منتخب کیا جانا چاہیے، کیونکہ اینیلنگ زیادہ کاربن مواد کی وجہ سے پلاسٹکٹی کے نقصان کو ختم نہیں کرسکتی ہے۔
عمل معاوضہ:
کاربن مواد کے اتار چڑھاؤ کا معاوضہ: مسلسل اینیلنگ یا بیل-قسم کے اینیلنگ کے عمل میں، اگر کسی حرارت میں کاربن کا مواد بہت زیادہ پایا جاتا ہے (جس کی وجہ سے بہت زیادہ سختی ہوتی ہے)، اینیلنگ کے درجہ حرارت کو مناسب طور پر بڑھایا جا سکتا ہے یا ہولڈنگ ٹائم کو بڑھایا جا سکتا ہے تاکہ ہدف کی حد تک سختی کو کم کیا جا سکے۔
مکینیکل پراپرٹی ٹیمپرنگ: درمیانے- اور اعلی-کاربن اسٹیلز کے لیے، بعض اوقات نرم ترین حالت کا تعاقب نہیں کیا جاتا ہے۔ اس کے بجائے، سختی اور سختی کو متوازن کرنے کے لیے "کریٹیکل اینیلنگ" یا "آئیسو تھرمل اینیلنگ" کے ذریعے ایک مخصوص پرلائٹک مورفولوجی (مثال کے طور پر سوربائٹ) حاصل کی جاتی ہے۔
کوالٹی ججمنٹ میں عام غلط فہمیاں: یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ سرد-رولڈ کوائلز کی سختی کا اندازہ صرف کاربن کے مواد سے نہیں لگایا جا سکتا۔ اسی کاربن کے مواد پر، حتمی سختی مختلف کولڈ رولنگ میں کمی کی شرح اور اینیلنگ کے عمل کی وجہ سے بہت مختلف ہو سکتی ہے۔ لہٰذا، صارفین کو مواد کا استعمال کرتے وقت میٹریل گریڈ (کاربن مواد کی حد کے مطابق) اور سپلائی سٹیٹس (اینیلڈ، 1/4 ہارڈ، 1/2 سخت، مکمل سخت، وغیرہ) دونوں پر توجہ دینے کی ضرورت ہے۔