Haben Sie sich jemals gefragt, warum warmgewalzter Stahl anders aussieht als kaltgewalzter Stahl? Dieser Blogbeitrag befasst sich mit den faszinierenden Unterschieden zwischen diesen beiden wichtigen Werkstoffen. Sie werden erfahren, wie sich die Temperatur auf ihre Herstellung, Struktur und Anwendungen auswirkt. Am Ende werden Sie wissen, wann Sie warmgewalzten Stahl wegen seiner Kosteneffizienz und strukturellen Integrität und wann Sie kaltgewalzten Stahl wegen seiner präzisen Abmessungen und hervorragenden Oberflächenqualität wählen sollten.
Warm- und Kaltwalzen sind kritische Prozesse in der Stahlherstellung, die dem Endprodukt jeweils unterschiedliche Eigenschaften verleihen. Diese Verfahren haben einen erheblichen Einfluss auf das Gefüge, die mechanischen Eigenschaften und die Oberflächenbeschaffenheit von Stahlteilen.
Warmwalzen:
Bei diesem Verfahren wird Stahl bei Temperaturen oberhalb seiner Rekristallisationstemperatur (in der Regel > 900 °C) verformt. Aufgrund seiner Effizienz und seiner Fähigkeit, große Mengen zu verarbeiten, ist es das wichtigste Verfahren zur Herstellung einer breiten Palette von Stahlprodukten. Durch das Warmwalzen werden innere Spannungen abgebaut, die Duktilität verbessert und ein gleichmäßigeres Korngefüge erzeugt.
Kaltwalzen:
Das Kaltwalzen wird unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Stahls durchgeführt und dient der Herstellung von Stahl mit engeren Toleranzen, hervorragender Oberflächenqualität und verbesserten mechanischen Eigenschaften. Es eignet sich besonders für dünne Produkte und für Produkte, bei denen eine präzise Maßkontrolle entscheidend ist.
Produktspezifische Walzanwendungen:
1. Walzdraht:
2. Stahlstab:
3. Flachstahl:
4. Stahlplatte:
5. Winkeleisen:
6. Stahlrohr:
7. U-Stahl & H-Stahl (Strukturelle Abschnitte):
8. Rebar (Bewehrungsstab):
Warmwalzen:
Barren und Knüppel sind bei Raumtemperatur sehr verformungs- und verarbeitungsbeständig. Daher werden sie vor dem Walzen in der Regel auf Temperaturen zwischen 1100 und 1250 °C erhitzt, ein Verfahren, das als Warmwalzen bezeichnet wird.
Die Endtemperatur beim Warmwalzen liegt normalerweise zwischen 800 und 900 °C. Nach dem Walzen wird der Stahl im Allgemeinen an der Luft abgekühlt, wodurch eine normalisierende Wärmebehandlung simuliert wird.
Das Warmwalzen ist das vorherrschende Verfahren zur Verarbeitung der meisten Stahlprodukte.
Aufgrund der hohen Temperaturen bildet sich beim warmgewalzten Stahl eine Oberflächenschicht aus Oxidzunder. Diese Zunderschicht bietet einen gewissen Grad an Korrosionsbeständigkeit und ermöglicht die Lagerung im Freien. Sie führt jedoch auch zu einer rauen Oberflächenbeschaffenheit und Maßschwankungen.
Für Anwendungen, die blanke, saubere Oberflächen, präzise Abmessungen und verbesserte mechanische Eigenschaften erfordern, muss der Stahl weiterverarbeitet werden. Dabei können entweder Halbzeuge durch Warmwalzen oder Fertigerzeugnisse durch anschließendes Kaltwalzen hergestellt werden.
Vorteile des Warmwalzens:
Kaltwalzen:
Das Kaltwalzen ermöglicht eine erhebliche plastische Verformung des Stahls, wodurch seine Streckgrenze und andere mechanische Eigenschaften verbessert werden.
Vorteile des Kaltwalzens:
Nachteile von kaltgewalztem Stahl:
Beim Kaltwalzen wird der Stahl mit dem Druck von Walzen gepresst, um seine Form bei Raumtemperatur zu verändern.
Obwohl das Verfahren das Blech erwärmen kann, wird es immer noch als Kaltwalzen bezeichnet.
Genauer gesagt, wird beim Kaltwalzen ein warmgewalztes Stahlspirale als Rohmaterial und wird nach Entfernung der oxidierten Haut durch saures Waschen gepresst. Das fertige Produkt ist schwer zu walzen.
Im Allgemeinen muss kaltgewalzter Stahl, wie z. B. verzinkter und farbiger Stahl, geglüht werden, so dass die Plastizität und die Dehnungsrate besser sind, wodurch er in der Automobil-, Haushaltsgeräte- und Eisenwarenindustrie weit verbreitet ist.
Die Oberfläche des kaltgewalzten Blechs hat einen bestimmten Grad der Veredelung und fühlt sich glatt an, was durch das Waschen mit Säure erreicht wird.
Im Allgemeinen kann die Oberflächenglätte von warmgewalzten Blechen die Anforderungen nicht erfüllen, so dass warmgewalzte Stahlbänder kaltgewalzt werden müssen. Die Mindestdicke von warmgewalztem Stahl beträgt in der Regel 1,0 mm, während beim Kaltwalzen 0,1 mm erreicht werden können.
Unter Warmwalzen versteht man den Walzvorgang oberhalb der Kristallisationstemperatur, unter Kaltwalzen den Walzvorgang unterhalb der Kristallisationstemperatur.
Die Formänderung von kaltgewalztem Stahl ist eine kontinuierliche Kaltverformung, und die Kaltverfestigung dieses Prozesses führt zu einer Abnahme der Festigkeit, Härte und Zähigkeit des hartgewalzten Coils.
Für die Endverbraucher verschlechtert das Kaltwalzen die Stanzleistung, und das Produkt ist für einfache verformte Teile geeignet.
Vorteile：
Es kann das Korn des Stahls verfeinern, Gefügefehler beseitigen und die Gussstruktur des Blocks zerstören. Das Ergebnis sind ein dichteres Stahlgefüge und bessere mechanische Eigenschaften.
Diese Verbesserung spiegelt sich vor allem in der Walzrichtung wider, so dass der Stahl bis zu einem gewissen Grad nicht mehr isotrop ist. Blasen, Risse und Porosität, die beim Gießen entstehen, können auch unter hoher Temperatur und hohem Druck geschweißt werden.
Benachteiligungen：
Die Schichtung des Stahls in Richtung der Stahldicke kann stark beeinträchtigt werden, und durch die Schweißnahtschrumpfung kann ein laminarer Riss entstehen. Die durch die Schweißnahtschrumpfung hervorgerufene lokale Dehnung erreicht oft ein Mehrfaches der Streckgrenzendehnung, die viel größer ist als die durch die Last verursachte Dehnung.
Eigenspannung ist die innere Gleichgewichtsspannung, die in einem Werkstoff verbleibt, ohne dass eine äußere Kraft einwirkt. Warmgewalzter Profilstahl verschiedener Querschnitte weist solche Eigenspannungen auf, und je größer die Querschnittsgröße des Normalstahls ist, desto größer sind die Eigenspannung.
Obwohl sich die Eigenspannungen selbst ausgleichen, haben sie dennoch einen gewissen Einfluss auf die Leistung von Stahlbauteilen unter äußeren Kräften. Zum Beispiel können Verformung, Stabilität und Ermüdung negative Auswirkungen haben.
Der Unterschied zwischen Kaltwalzen und Warmwalzen besteht hauptsächlich in der Temperatur des Walzprozesses.
Das "Kaltwalzen" erfolgt bei Raumtemperatur, während das "Warmwalzen" bei hoher Temperatur erfolgt.
Aus Sicht des Metalls sollte die Grenze zwischen Kalt- und Warmwalzen durch die Rekristallisationstemperatur bestimmt werden.
Das Kaltwalzen erfolgt bei Temperaturen unterhalb der Rekristallisationstemperatur, während das Warmwalzen bei Temperaturen oberhalb der Rekristallisationstemperatur erfolgt.
Die Rekristallisationstemperatur von Stahl beträgt 450~600℃.
Erscheinungsbild und Oberflächenqualität
Kaltgewalzter Stahl weist im Vergleich zu warmgewalztem Stahl eine bessere Oberflächenqualität auf, was auf die zusätzlichen Bearbeitungsschritte zurückzuführen ist. Durch das Kaltwalzen, das in der Regel bei Raumtemperatur erfolgt, werden Oberflächenmängel erheblich reduziert und eine glattere Oberfläche mit engeren Maßtoleranzen erzielt. Dies führt zu einer geringeren Oberflächenrauhigkeit und einem ästhetisch ansprechenderen Erscheinungsbild.
Für Anwendungen, die hochwertige Beschichtungen oder Oberflächen erfordern, wird kaltgewalzter Stahl im Allgemeinen bevorzugt, da er bessere Oberflächeneigenschaften aufweist, die eine bessere Haftung und ein gleichmäßigeres Aussehen der aufgetragenen Beschichtungen ermöglichen.
Warmgewalzter Stahl ist in zwei primären Oberflächenzuständen erhältlich: gebeizt und ungebeizt. Gebeizter warmgewalzter Stahl wird einer Säurebehandlung unterzogen, um den beim Warmwalzen entstandenen Walzzunder (Eisenoxidschicht) zu entfernen, was zu einer sauberen, metallischen Oberfläche führt. Ungebeizter warmgewalzter Stahl behält die dunkle, oxidierte Oberflächenschicht, die als blaugrauer oder schwärzlicher Überzug erscheinen kann.
Die Oxidschicht auf ungebeiztem warmgewalztem Stahl bietet zwar eine gewisse anfängliche Korrosionsbeständigkeit, kann aber zu beschleunigtem Rosten führen, wenn sie nicht richtig geschützt oder unter ungünstigen Umweltbedingungen gelagert wird.
Leistung
Während die mechanischen Eigenschaften von warmgewalztem und kaltgewalztem Stahl für allgemeine technische Anwendungen oft als vergleichbar angesehen werden, gibt es bemerkenswerte Unterschiede, die in bestimmten Anwendungsfällen von Bedeutung sein können.
Kaltgewalzter Stahl weist in der Regel eine etwas höhere Streckgrenze und eine höhere Oberflächenhärte auf als sein warmgewalztes Gegenstück. Dies ist auf die Kaltverfestigung zurückzuführen, die während des Kaltwalzens stattfindet. Das Ausmaß dieser Eigenschaftsverbesserungen hängt vom Grad der Kaltverformung und der anschließenden Wärmebehandlung, wie z. B. dem Glühen, ab.
Auch nach dem Glühen behält kaltgewalzter Stahl im Allgemeinen eine höhere Festigkeit als warmgewalzter Stahl der gleichen Güte. Dies ist auf das feinere Korngefüge und die Eigenspannungen zurückzuführen, die durch die Kaltbearbeitung entstehen.
Für Anwendungen, die präzise mechanische Eigenschaften erfordern, ist es entscheidend, diese Unterschiede zu berücksichtigen und das geeignete Material auf der Grundlage der spezifischen Leistungsanforderungen auszuwählen.
Verformbarkeit
Die Umformbarkeit von Stahl wird sowohl durch seine mechanischen Eigenschaften als auch durch seine Oberflächenbeschaffenheit beeinflusst. Während die mechanischen Eigenschaften von kaltgewalztem und warmgewalztem Stahl ähnlich sein können, führt die bessere Oberflächenqualität von kaltgewalztem Stahl bei vielen Anwendungen zu einer besseren Umformbarkeit.
Die glattere Oberfläche von kaltgewalztem Stahl verringert die Reibung bei Umformvorgängen, was zu gleichmäßigeren Ergebnissen führt und möglicherweise die Herstellung komplexerer Formen ermöglicht. Dies ist besonders vorteilhaft bei Verfahren wie Tiefziehen, Biegen und Stanzen.
Es ist jedoch zu beachten, dass die Kaltverfestigung von kaltgewalztem Stahl seine Umformbarkeit im Vergleich zu geglühtem warmgewalztem Stahl manchmal einschränken kann. In Fällen, in denen eine extreme Umformbarkeit erforderlich ist, kann spannungsarmgeglühter oder vollständig geglühter kaltgewalzter Stahl erforderlich sein, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Bei Anwendungen, die weniger strenge Umformvorgänge erfordern, sind die Unterschiede in der Umformbarkeit zwischen kaltgewalztem und warmgewalztem Stahl möglicherweise weniger ausgeprägt, und Faktoren wie Kosten und Verfügbarkeit können bei der Werkstoffauswahl eine wichtigere Rolle spielen.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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