Koja je tipična mikrostruktura-valjanog čelika Q355B I i kako postiže svoja svojstva?

Tipična mikrostruktura vruće{0}}valjane Q355B I-grede u-stanju isporuke (nakon kontroliranog hlađenja od topline valjanja) je fino{4}}feritna-perlitna struktura. Ova mikrostruktura ključ je njegovih uravnoteženih mehaničkih svojstava. Ferit je mekana, duktilna kubična (BCC) željezna faza s tijelo-centrom i niskim sadržajem ugljika. Perlit je lamelirana mješavina ferita i cementita (željezni karbid, Fe3C), koji je tvrđi i čvršći. Udio perlita raste s udjelom ugljika. Proces počinje ponovnim zagrijavanjem blooma do austenitne faze (-Fe). Tijekom vrućeg-valjanja zrna austenita se deformiraju i dinamički rekristaliziraju, postajući finija. Nakon posljednjeg valjanja, čelik se hladi. Transformacija iz austenita u ferit i perlit događa se na oko 700-800 stupnjeva. Brzina hlađenja (obično hlađenje zrakom) je kontrolirana kako bi se omogućilo formiranje finih, jednakoosnih feritnih zrna na prethodnim granicama austenitnih zrna, s preostalim austenitom koji se pretvara u perlitne otoke. Finoća ove strukture pojačana je elementima mikrolegiranja poput niobija (Nb) i vanadija (V). Oni stvaraju fine precipitate karbonitrida (Nb(C,N), V(C,N)) koji učvršćuju granice austenitnih zrna tijekom valjanja, sprječavajući prekomjerni rast zrna, te naknadno doprinose ojačanju taložnim otvrdnjavanjem u feritu. Rezultat je fino-zrnasta, homogena mikrostruktura. Fina veličina zrna posebno je korisna jer istovremeno povećava granicu tečenja (putem Hall-Petchovog odnosa) i poboljšava žilavost pri niskim-temperaturama (povećanjem temperature prijelaza iz duktilne-u krhku). Ferit daje duktilnost i žilavost, dok perlit i precipitati daju čvrstoću. Ova kombinacija zadovoljava zahtjeve za čvrstoću tečenja (veća ili jednaka 355 MPa), dobro istezanje (veća ili jednaka 20%) i specificirana energija udara (veća ili jednaka 34J na 20 stupnjeva).