I toplo valjanje i hladno valjanje su postupci za oblikovanje čeličnih limova ili profila i imaju značajan utjecaj na strukturu i svojstva čelika.
Valjanje čelika uglavnom koristi vruće valjanje, dok se hladno valjanje obično koristi samo za proizvodnju čelika malih-veličina i tankih ploča te drugih čeličnih materijala koji zahtijevaju precizne dimenzije.
I. Vruće valjanje
Po definiciji, čelične ingote ili trupce teško je deformirati na sobnoj temperaturi i nije ih lako obraditi. Obično se zagrijavaju na 1100-1250 stupnjeva za valjanje; ovaj postupak valjanja naziva se vruće valjanje.
Završna temperatura vrućeg valjanja općenito je 800-900 stupnjeva, nakon čega se obično hladi na zraku. Stoga je vruće valjano stanje ekvivalentno normalizirajućem tretmanu.
Većina čeličnih materijala valja se metodom vrućeg valjanja. Čelik isporučen u vruće-valjanom stanju ima sloj željeznog oksida na svojoj površini zbog visoke temperature, čime se osigurava određeni stupanj otpornosti na koroziju i omogućuje skladištenje na otvorenom.
Međutim, ovaj sloj kamenca željeznog oksida također čini površinu vruće{0}}valjanog čelika hrapavom i dimenzije znatno variraju. Stoga se čelik koji zahtijeva glatku površinu, precizne dimenzije i dobra mehanička svojstva mora proizvoditi hladnim valjanjem koristeći vruće{2}}valjane polu-gotove proizvode kao sirovine.
Prednosti:
Velika brzina oblikovanja, veliki učinak i bez oštećenja premaza. Može se izraditi u različite oblike-presjeka kako bi se zadovoljile potrebe različitih primjena; hladno valjanje može uzrokovati značajnu plastičnu deformaciju u čeliku, čime se povećava granica tečenja čelika.
Nedostaci:
1. Iako nema vruće plastične kompresije tijekom procesa oblikovanja, zaostalo naprezanje još uvijek postoji unutar poprečnog-presjeka, što neizbježno utječe na ukupne i lokalne karakteristike izvijanja čelika;
2. Hladno{1}}valjani čelični profili općenito su otvoreni profili, što rezultira niskom slobodnom torzijskom krutošću poprečnog-presjeka. Sklone su uvijanju pri savijanju i savijanju-torzijskom izvijanju pod pritiskom, što rezultira slabim torzijskim otporom;
3. Hladno{1}}valjani čelik ima manju debljinu stjenke i nema zadebljanja u kutovima gdje su ploče spojene, što rezultira slabom otpornošću na lokalizirana koncentrirana opterećenja.
II. Hladno valjanje
Hladno valjanje odnosi se na metodu valjanja koja koristi pritisak valjaka za komprimiranje čelika na sobnoj temperaturi, mijenjajući oblik čelika. Iako proces obrade također uzrokuje zagrijavanje čelične ploče, još uvijek se naziva hladno valjanje. Točnije, hladno valjanje koristi vruće{2}}valjane čelične kolute kao sirovinu. Nakon kiseljenja radi uklanjanja kamenca, podvrgava se obradi pod pritiskom, što rezultira gotovim proizvodom koji se naziva hladno{4}}valjani kolut.
Općenito, hladno{0}}valjani čelik, kao što su pocinčani i obojeni-čelični limovi, zahtijeva žarenje, tako da ima bolju plastičnost i istezanje te se široko koristi u automobilskoj industriji, industriji kućanskih aparata i hardvera. Hladno{3}}valjani listovi imaju određeni stupanj glatkoće površine i osjećaju se relativno glatko na dodir, uglavnom zbog procesa dekapiranje. Vruće{5}}valjane ploče općenito ne zadovoljavaju potrebnu glatkoću površine, tako da vruće{6}}čelične trake moraju biti hladno-valjane. Također, najtanja vruće{9}}valjana čelična traka općenito je debela 1,0 mm, dok se hladnim valjanjem može postići debljina od 0,1 mm. Vruće valjanje je valjanje iznad temperature kristalizacije, dok je hladno valjanje valjanje ispod temperature kristalizacije.
Hladno valjanje mijenja oblik čelika kontinuiranom hladnom deformacijom. Hladno otvrdnjavanje izazvano ovim postupkom povećava čvrstoću i tvrdoću hladno{1}}valjanog svitka, a istovremeno smanjuje njegovu žilavost i rastegljivost.
Za-završne primjene, hladno valjanje pogoršava performanse štancanja, čineći proizvod prikladnim za dijelove s jednostavnom deformacijom.
Prednosti:
Može uništiti strukturu lijevanja čeličnog ingota, pročistiti veličinu zrna čelika i eliminirati mikrostrukturne nedostatke, čineći čeličnu strukturu gušćom i poboljšavajući njezina mehanička svojstva. Ovo poboljšanje se uglavnom odražava duž smjera valjanja, tako da čelik više nije izotropan do određene mjere; mjehurići, pukotine i poroznosti nastale tijekom lijevanja također se mogu zavariti pod visokom temperaturom i pritiskom.
Nedostaci:
1. Nakon vrućeg valjanja, nemetalne inkluzije (uglavnom sulfidi i oksidi, kao i silikati) unutar čelika prešaju se u tanke ploče, što dovodi do raslojavanja. Delaminacija uvelike pogoršava vlačna svojstva čelika u smjeru debljine i može uzrokovati kidanje međusloja tijekom skupljanja zavara. Lokalna deformacija izazvana skupljanjem zavara često doseže nekoliko puta deformaciju granice tečenja, koja je mnogo veća od deformacije uzrokovane opterećenjem;
2. Zaostalo naprezanje uzrokovano neravnomjernim hlađenjem. Zaostalo naprezanje unutarnje je samo-balansirajuće naprezanje bez vanjske sile. Svi vruće{4}}čelični profili različitih poprečnih-presjeka imaju ovu vrstu zaostalog naprezanja. Općenito, što je veća veličina poprečnog-presjeka čelika, to je veći zaostali napon. Preostalo naprezanje, iako se samo-uravnotežuje, još uvijek ima određeni utjecaj na performanse čeličnih komponenti pod vanjskim silama. Na primjer, može imati negativne 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" se odnosi na visoku temperaturu.
S metalurškog gledišta, granicu između hladnog valjanja i vrućeg valjanja treba razlikovati temperaturom rekristalizacije. Odnosno, valjanje ispod temperature rekristalizacije je hladno valjanje, a valjanje iznad temperature rekristalizacije je vruće valjanje. Temperatura rekristalizacije čelika je 450-600 stupnjeva.
Glavne razlike između vruće-valjanog i hladno{1}}valjanog čelika su:
1. Izgled i kvaliteta površine:
Budući da se hladno{0}}valjani limovi dobivaju od vruće-valjanih limova nakon procesa hladnog valjanja, a hladno valjanje također uključuje određenu završnu obradu površine, hladno-valjani limovi imaju bolju kvalitetu površine (kao što je površinska hrapavost) od vruće-valjanih limova. Stoga, ako postoje visoki zahtjevi za kvalitetu naknadnog bojanja i premazivanja proizvoda, općenito se odabiru hladno{5}}valjane ploče. Vruće-valjane ploče dalje se dijele na dekapirane i nedekapirane. Dekapirani limovi imaju normalnu metalnu boju zbog dekapiranja, ali budući da nisu hladno valjani, kvaliteta njihove površine nije tako visoka kao kod hladnovaljanih limova. Nepikirani listovi obično imaju sloj oksida na površini, koji djeluje mutno ili ima crni sloj željeznog oksida. Jednostavno rečeno, izgledaju kao da su bili grijani, a ako su pohranjeni u lošem okruženju, obično će imati nešto hrđe.
2. Izvedba: Općenito, mehanička svojstva vruće-valjanih i hladno-valjanih limova smatraju se istima u inženjerskim primjenama, iako hladno{3}}valjani limovi prolaze određeno otvrdnjavanje tijekom procesa hladnog valjanja (međutim, to ne isključuje situacije u kojima postoje strogi zahtjevi za mehanička svojstva, u kojem slučaju se s njima treba postupati drugačije). Hladno-valjani limovi obično imaju malo veću granicu tečenja i površinsku tvrdoću od vruće-valjanih limova. Specifične vrijednosti ovise o stupnju žarenja hladno{8}}valjanog lima. Međutim, bez obzira na postupak žarenja, čvrstoća hladno{10}}valjanih limova veća je od čvrstoće vruće{11}}valjanih limova.
3. Učinkovitost oblikovanja: Budući da je izvedba hladno{1}}valjanih i vruće{2}}valjanih limova u osnovi slična, faktori utjecaja na izvedbu oblikovanja ovise o razlikama u kvaliteti površine. Budući da je kvaliteta površine hladno{4}}valjanih limova bolja, općenito govoreći, za čelične limove od istog materijala, hladno-valjani limovi imaju bolju izvedbu oblikovanja od vruće-valjanih limova.
