Metallmaterjalide valdkonnas on tsingitud terasleht ja külmvaltsitud{0}}terasleht kaks laialdaselt kasutatavat toodet, millel on väga erinevad omadused. Külm-valtsitud terasleht on terase valtsimise põhivorm, samas kui tsingitud terasleht on pärast pinnatöötlust külm-valtsitud teraslehe täiustatud toode. Erinevused nende tootmisprotsessides, jõudlusnäitajates ja rakendusstsenaariumides määravad otseselt nende erinevad positsioonid tööstusahelas. Nende erinevuste sügav mõistmine ei anna mitte ainult teaduslikku alust materjalide valikuks, vaid aitab leida ka optimaalse tasakaalu kulude kontrolli ja jõudluse tagamise vahel.
Tootmisprotsesside olulised erinevused
(1) Külm-valtsitud terasleht: valtsimise ja vormimise põhiprotsess
Külmvaltsitud-teraslehe tootmisel kasutatakse toormaterjalina kuum-valtsitud teraslehte, mille paksuse ja jõudluse parandamine saavutatakse toatemperatuuril mitmekäigulise valtsimise teel (valtsimise temperatuur < ümberkristallimistemperatuur, tavaliselt toatemperatuur kuni 100 kraadi). Selle põhiprotsessid hõlmavad järgmist:
Valtsimisprotsess: kuumvalts{0}}plaadid (3–8 mm paksused) valtsitakse külmvaltspingis 0,15–3,0 mm paksuseks. Rullikäikude arvu reguleeritakse vastavalt sihtpaksusele (peenemate spetsifikatsioonide jaoks on vaja 5-8 käiku), vähendamismäär on 15–30% käigu kohta. See täpsustab tera suurust ja parandab tugevust metalli plastilise deformatsiooni kaudu.
Lõõmutöötlus: külmvaltsimise järgse töökõvenemise tõttu väheneb teraslehe plastilisus. Plastilisuse taastamiseks on vajalik pidev lõõmutamine (700-800 kraadi juures), saavutades olenevalt vajadustest erinevad kõvadusastmed (nt pehme, poolkõva, kõva).
Viimistlusprotsess: see hõlmab nivelleerimist (lehe kuju parandamine ja kareduse Ra0,5-2,0 μm reguleerimine) ja servade trimmimist (mõõtmete täpsuse tagamine), mis lõpuks moodustab sileda, mõõtmetega täpse külmvaltsitud teraslehe.
Külmvaltsimise võti on terase tihendamise ja jõudluse kontrolli saavutamine mehaanilise jõu abil, muutmata materjali koostist keemilise või kuumtöötlemise teel. See toimib terase edasise töötlemise "põhitoorainena".
(2) Tsingitud terasplekk: pinnatöötlus, et suurendada korrosioonikindlust
Tsingitud terasleht kasutab substraadina külm{0}}valtsitud teraslehte (moodustab üle 90%). Tsingimise protsess annab korrosioonikindluse. Põhiprotsessid jagunevad kahte kategooriasse: kuum-tsinkimine ja elektro-tsinkimine:
Kuumtsinkimine: pärast rasvaäratamist ja peitsimist sukeldatakse aluspind sulatsinki temperatuuril 450-460 kraadi, moodustades tsingi-raua sulami kihist (paksus 5-15 μm) + puhtast tsingikihist (kokku 50-27 tsingikihi) liitkatte. Tsingikiht ja aluspind on metallurgiliselt ühendatud, nakketugevus ületab 80N/cm.
Elektro-tsinkimine: aluspind elektrolüüsitakse tsingiioone sisaldavas elektrolüüdis, mille tulemusena ladestuvad pinnale tsingiioonid, moodustades puhta tsingikihi (5–50 g/m²). Tsingikiht ja aluspind on füüsiliselt seotud, nakketugevus on 30-50N/cm ja pind on siledam (Ra0,1-0,5μm).
Tsingimise tuum muudab "põhiterase" "korrosioonikindlaks-teraseks", moodustades külmvaltsitud-teraselehtede pinnale tsingikihi. Tootmisprotsess hõlmab 3-5 pinnatöötlusetappi rohkem kui külmvaltsitud teraslehed.
Peamised erinevused jõudluses
(1) Korrosioonikindlus: tsingitud teraslehtede absoluutne eelis
Külmvaltsitud-teraslehtedel on väga halb korrosioonikindlus. Rooste ilmub 2-3 päeva pärast õhu käes viibimist ja märgatav punane rooste tekib niiskes keskkonnas ühe kuu jooksul. Korrosioonimehhanism hõlmab raua reageerimist õhus oleva hapniku ja niiskusega, moodustades lahtise Fe₂O₃・nH₂O, mis ei saa takistada pidevat korrosiooniprotsessi.
Tsingitud teraslehed tagavad korrosioonikaitse tänu tsinkkattele:
Ohveranoodi kaitse: tsingi elektroodi potentsiaal (-0,76 V) on madalam kui raual (-0,44 V). Kui kate on kahjustatud, korrodeerub eelistatavalt tsink, kaitstes terasest aluspinda.
Füüsikaline barjääriefekt: tsingikiht moodustab tiheda oksiidkile (ZnO, Zn(OH)₂), mis takistab söövitavate ainete kokkupuudet aluspinnaga. Kuumtsingitud teraslehed (tsinkkate 275 g/m²) taluvad tööstuskeskkonnas roostet 8-12 aastat, 50-100 korda kauem kui külmvaltsitud teraslehed; isegi elektrotsingitud teraslehtedel (tsinkkate 20g/m²) on 5-10 korda suurem korrosioonikindlus kui külmvaltsitud teraslehtedel.
(2) Mehaanilised omadused: substraadi domineerivad peened erinevused
Külmvaltsitud{0}}teraselehtedel on lai valik mehaanilisi omadusi. Valtsimisprotsessi ja lõõmutamisastme reguleerimisega saab saavutada järgmist:
Pehme olek (SPCC - S): tõmbetugevus 270 - 330 MPa, pikenemine 30% - 40%, sobib keerukaks stantsimiseks;
Kõva olek (SPCC - H): tõmbetugevus 380 - 500 MPa, pikenemine 5% - 10%, sobib suurt tugevust nõudvate konstruktsioonikomponentide jaoks.
Tsingitud teraslehtede mehaanilised omadused määratakse aluspinna järgi. Tsingimise töötlusel on minimaalne mõju (tugevuse muutus ±5%), kuid tuleb tähele panna järgmist:
Kuum-kastsinkimise kõrge temperatuur (üle 450 kraadi) võib külmvaltsitud kõvafaasiliste teraslehtede tugevust vähendada 10% - 15% (lõõmutamise pehmenemine);
Elektro-tsinkimine on toatemperatuuril töötav protsess, mis ei mõjuta aluspinna omadusi ning võib täielikult säilitada külmvaltsitud teraslehtede tugevuse ja plastilisuse.
