Warum wird zwischen warmgewalztem und kaltgewalztem Stahl unterschieden? Was ist der Unterschied?

Warmwalzen und Kaltwalzen sind beides Verfahren zur Formung von Stahlplatten oder -profilen und sie haben großen Einfluss auf die Struktur und Eigenschaften von Stahl.

Beim Walzen von Stahl handelt es sich überwiegend um Warmwalzen, während Kaltwalzen üblicherweise nur zur Herstellung von Stahlprodukten mit präzisen Abmessungen, wie beispielsweise kleinen Stahlprofilen und dünnen Platten, eingesetzt wird.

Schlüsselwörter: Warmwalzen, Kaltwalzen

Übliche Situationen beim Kalt- und Warmwalzen von Stahl:

Draht: 5,5–40 mm Durchmesser, gewickelt, komplett warmgewalzt. Nach dem Kaltziehen gehört er zum kaltgezogenen Material. ​

Rundstahl: Neben Blankstahl mit genauen Abmessungen gibt es in der Regel warmgewalzten Stahl, außerdem gibt es auch Schmiedestahl (mit Schmiedezeichen auf der Oberfläche).

Bandstahl: sowohl warmgewalzt als auch kaltgewalzt, wobei kaltgewalzte Produkte im Allgemeinen dünner sind.

Stahlplatten: Kaltgewalzte Platten sind im Allgemeinen dünner, wie z. B. Autoplatten; es gibt mehr warmgewalzte Platten mittlerer Dicke, einige mit ähnlicher Dicke wie kaltgewalzte Platten, und ihr Aussehen ist offensichtlich anders. ​

Winkelstahl: alles warmgewalzt. ​

Stahlrohre: sowohl geschweißt, warmgewalzt als auch kaltgezogen. ​

U-Stahl und H-Profilstahl: warmgewalzt. ​

Bewehrungsstahl: warmgewalzter Stahl.

warmgewalzt

Stahlbarren oder -knüppel lassen sich per Definition bei Raumtemperatur nur schwer verformen und verarbeiten. Zum Walzen werden sie in der Regel auf 1100 bis 1250 °C erhitzt. Dieser Walzvorgang wird als Warmwalzen bezeichnet.

Die Endtemperatur beim Warmwalzen liegt im Allgemeinen bei 800 bis 900 °C, und im Allgemeinen erfolgt anschließend eine Abkühlung an der Luft, sodass der Warmwalzzustand einer Normalisierungsbehandlung entspricht.

Die meisten Stahlprodukte werden im Warmwalzverfahren gewalzt. Im warmgewalzten Zustand gelieferter Stahl weist aufgrund der hohen Temperaturen eine Schicht aus Eisenoxid auf seiner Oberfläche auf, sodass er eine gewisse Korrosionsbeständigkeit aufweist und im Freien gelagert werden kann.

Diese Schicht aus Eisenoxidzunder macht jedoch auch die Oberfläche von warmgewalztem Stahl rau und die Abmessungen schwanken stark. Daher muss Stahl mit glatter Oberfläche, präzisen Abmessungen und guten mechanischen Eigenschaften mit warmgewalzten Halbzeugen oder Fertigprodukten als Rohstoffen hergestellt und anschließend kaltgewalzt werden.

Vorteile: schnelle Formgeschwindigkeit, hohe Leistung und keine Beschädigung der Beschichtung. Es kann in eine Vielzahl von Querschnittsformen gebracht werden, um sich an die Anforderungen der Einsatzbedingungen anzupassen; Kaltwalzen kann zu einer großen plastischen Verformung des Stahls führen. Dadurch wird die Streckgrenze des Stahls erhöht.

Mangel:

1. Obwohl während des Umformungsprozesses keine Heißplastizitätskompression stattfindet, sind im Abschnitt immer noch Restspannungen vorhanden, die sich zwangsläufig auf die Gesamt- und lokalen Knickeigenschaften des Stahls auswirken.

2. Kaltgewalzte Stahlprofile haben im Allgemeinen offene Profile, was zu einer geringeren freien Torsionssteifigkeit des Profils führt. Es neigt bei Biegung zur Torsion und bei Druck zur Torsionsknickung und seine Torsionsfestigkeit ist gering.

3. Die Wandstärke von kaltgewalztem Formstahl ist gering und an den Ecken, an denen die Platten verbunden sind, ist keine Verdickung vorhanden. Daher ist die Fähigkeit, örtlich konzentrierten Belastungen standzuhalten, gering.

Kaltgewalzt

Kaltwalzen bezeichnet ein Walzverfahren, bei dem der Druck von Walzen genutzt wird, um Stahl bei Raumtemperatur zu komprimieren und seine Form zu verändern. Obwohl bei diesem Verfahren auch die Stahlplatte erhitzt wird, wird es dennoch Kaltwalzen genannt. Beim Kaltwalzen werden insbesondere warmgewalzte Stahlrollen als Rohmaterial verwendet, die gebeizt werden, um Zunder zu entfernen, und dann druckverarbeitet werden. Das fertige Produkt sind hartgewalzte Rollen.

Im Allgemeinen muss kaltgewalzter Stahl wie verzinkte und farbige Stahlplatten geglüht werden, damit ihre Formbarkeit und Dehnung gut sind. Sie werden häufig in der Automobil-, Haushaltsgeräte-, Eisenwaren- und anderen Industriezweigen verwendet. Die Oberfläche kaltgewalzter Platten hat eine gewisse Glätte und fühlt sich glatt an, was hauptsächlich auf das Beizen zurückzuführen ist. Die Oberflächenbeschaffenheit warmgewalzter Platten entspricht im Allgemeinen nicht den Anforderungen, daher müssen warmgewalzte Stahlbänder kaltgewalzt werden. Die dünnste Dicke warmgewalzter Stahlbänder beträgt im Allgemeinen 1,0 mm, und beim Kaltwalzen kann sie 0,1 mm erreichen. Beim Warmwalzen wird über der Kristallisationstemperatur gewalzt, und beim Kaltwalzen wird unter der Kristallisationstemperatur gewalzt.

Die durch Kaltwalzen verursachte Formänderung des Stahlmaterials ist eine kontinuierliche Kaltverformung. Die durch diesen Prozess verursachte Kaltverfestigung erhöht die Festigkeit und Härte der hartgewalzten Spule und verringert den Zähigkeits- und Plastizitätsindex.

Für die Endverwendung verschlechtert das Kaltwalzen die Stanzleistung und das Produkt ist für Teile mit einfacher Verformung geeignet.

Vorteil:

Es kann die Gussstruktur des Stahlbarrens zerstören, die Körner des Stahls verfeinern und Defekte in der Mikrostruktur beseitigen, wodurch die Stahlstruktur dicht wird und die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. Diese Verbesserung spiegelt sich hauptsächlich in der Walzrichtung wider, so dass der Stahl bis zu einem gewissen Grad nicht mehr isotrop ist; Blasen, Risse und Lockerheiten, die beim Gießen entstehen, können auch unter Einwirkung von hoher Temperatur und hohem Druck verschweißt werden.

Mangel:

1. Nach dem Warmwalzen werden die nichtmetallischen Einschlüsse (hauptsächlich Sulfide, Oxide und Silikate) im Stahl zu dünnen Blechen gepresst, was zu Delamination führt. Durch Delamination werden die Zugfestigkeitseigenschaften des Stahls in Dickenrichtung erheblich beeinträchtigt und es kann zu interlaminaren Rissen kommen, wenn die Schweißnaht schrumpft. Die durch die Schrumpfung der Schweißnaht verursachte lokale Dehnung erreicht oft ein Mehrfaches der Streckgrenze, was viel größer ist als die durch die Belastung verursachte Dehnung.

2. Restspannung durch ungleichmäßige Abkühlung. Restspannung ist die innere, selbstausgleichende Spannung ohne äußere Krafteinwirkung. Warmgewalzte Stahlprofile verschiedener Profile weisen eine solche Restspannung auf. Generell gilt: Je größer der Querschnitt des Profilstahls, desto größer die Restspannung. Obwohl die Restspannung selbstausgleichend ist, hat sie dennoch einen gewissen Einfluss auf die Leistung von Stahlbauteilen unter Einwirkung äußerer Kräfte. Sie kann sich beispielsweise nachteilig auf Verformung, Stabilität, Ermüdungsbeständigkeit usw. auswirken.

Zusammenfassen:

Der Unterschied zwischen Kaltwalzen und Warmwalzen liegt hauptsächlich in der Temperatur des Walzprozesses. „Kalt“ bedeutet normale Temperatur und „heiß“ bedeutet hohe Temperatur. Aus metallurgischer Sicht sollte die Grenze zwischen Kaltwalzen und Warmwalzen durch die Rekristallisationstemperatur unterschieden werden. Das heißt, Walzen unterhalb der Rekristallisationstemperatur ist Kaltwalzen und Walzen oberhalb der Rekristallisationstemperatur ist Warmwalzen. Die Rekristallisationstemperatur von Stahl beträgt 450 bis 600 °C.

Die Hauptunterschiede zwischen Warmwalzen und Kaltwalzen sind:

1. Aussehen und Oberflächenbeschaffenheit:

Denn die Kaltplatte entsteht durch den Kaltwalzprozess der heißen Platte. Außerdem wird beim Kaltwalzen auch eine gewisse Oberflächenbearbeitung durchgeführt, sodass die Oberflächenqualität der Kaltplatte (wie Oberflächenrauheit usw.) besser ist als die der heißen Platte. Wenn daher höhere Anforderungen an die Beschichtungsqualität gestellt werden, wie z. B. eine anschließende Lackierung des Produkts, wird im Allgemeinen eine Kaltplatte gewählt. Darüber hinaus wird die heiße Platte in gebeizte und ungebeizte Platte unterteilt. Die Oberfläche der gebeizten Platte hat eine normale metallische Farbe, da sie gebeizt wurde, aber sie wurde nicht kaltgewalzt, sodass die Oberfläche immer noch nicht so hoch ist wie die der Kaltplatte. Die Oberfläche der ungebeizten Platte weist normalerweise eine Oxidschicht auf, wird schwarz oder weist eine schwarze Schicht aus Fe3O4 auf. Für Laien ausgedrückt sieht es so aus, als wäre es im Feuer geröstet worden, und wenn die Lagerumgebung nicht gut ist, weist es normalerweise ein wenig Rost auf.

2. Leistung: Im Allgemeinen gibt es in der Technik keinen Unterschied zwischen den mechanischen Eigenschaften von heißen und kalten Platten. Obwohl die kalten Platten während des Kaltwalzprozesses eine gewisse Kaltverfestigung erfahren (was jedoch Situationen, in denen strenge mechanische Leistungsanforderungen erforderlich sind, nicht ausschließt), müssen sie unterschiedlich behandelt werden. Die Streckgrenze der kalten Platte ist normalerweise etwas höher als die der heißen Platte, und auch die Oberflächenhärte ist höher. Die spezifische Situation hängt vom Glühgrad der kalten Platte ab. Aber egal wie stark geglüht wird, die Festigkeit der kalten Platte ist höher als die der heißen Platte.

3. Umformungsleistung: Da die Leistung von heißen und kalten Platten grundsätzlich ähnlich ist, hängen die Einflussfaktoren der Umformbarkeit von der unterschiedlichen Oberflächenqualität ab. Da die Oberflächenqualität von kalten Platten besser ist (im Allgemeinen bei Stahlplatten aus demselben Material), ist die Umformungswirkung der kalten Platte besser als die der heißen Platte.