Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ σκληρών, ημί- και μαλακών ταινιών καθαρού νικελίου;

Η ταξινόμηση των καθαρών λωρίδων καθαρού νικελίου ακολουθεί το εθνικό πρότυπο GB/T 2072 και τις επικρατούσες βιομηχανικές πρακτικές. Το μαλακό (M temper) αναφέρεται στην κατάσταση που επιτυγχάνεται μετά την πλήρη ανόπτηση της λωρίδας νικελίου ψυχρής έλασης, κατά την οποία οι εσωτερικοί κόκκοι έχουν υποστεί πλήρη ανακρυστάλλωση και οι εσωτερικές τάσεις έχουν ουσιαστικά εξαλειφθεί. Σκληρό (Y temper) είναι η κατάσταση που παράγεται από βαριά ψυχρή έλαση χωρίς επακόλουθη ανόπτηση, αφήνοντας το υλικό με υψηλή πυκνότητα εξαρθρώσεων και παραμορφώσεων δικτυωτού πλέγματος. Το Half-hard (Y2 temper) βρίσκεται μεταξύ των δύο, που συνήθως επιτυγχάνεται με τον έλεγχο της μείωσης ψυχρής έλασης (π.χ. 20%–30%) ή με τη χρήση μιας διαδικασίας μερικής ανόπτησης. Εκτός από αυτά τα τρία βασικά χαρακτηριστικά, η βιομηχανία χρησιμοποιεί επίσης συνήθως τέταρτο-σκληρό (Y4) και τρία τέταρτα-σκληρό για να καλύψει πιο συγκεκριμένες απαιτήσεις διαμόρφωσης.

Η πιο εμφανής διαφορά μεταξύ των τριών χαρακτηριστικών έγκειται στους δείκτες σκληρότητας και μηχανικών ιδιοτήτων τους. Σύμφωνα με τα επικρατούντα βιομηχανικά πρότυπα, η σκληρότητα Vickers (HV) της μαλακής (M) λωρίδας νικελίου είναι περίπου 75–110. Ημίσκληρο (Y2) κυμαίνεται από HV 140 έως 180. και το σκληρό (Y) φτάνει το HV 180–220. Ορισμένες προδιαγραφές της εταιρείας ορίζουν το μαλακό ως HV Μικρότερο ή ίσο με 80, το ημίσκληρο ως HV 120–150 και το σκληρό ως HV Μεγαλύτερο ή ίσο με 180.

Οι διαφορές στην αντοχή σε εφελκυσμό είναι ακόμη πιο έντονες. Η μαλακή λωρίδα νικελίου έχει γενικά αντοχή σε εφελκυσμό μεγαλύτερη από ή ίση με 200 MPa με επιμήκυνση μεγαλύτερη ή ίση με 30%, επιδεικνύοντας εξαιρετική ολκιμότητα. Το ημίσκληρο υλικό, μέσω 20%-30% σκλήρυνσης εν ψυχρώ, μπορεί να επιτύχει αντοχή σε θλίψη περίπου 510 MPa. Η σκληρή ιδιοσυγκρασία παρουσιάζει αντοχή σε εφελκυσμό μεγαλύτερη από ή ίση με 550 MPa αλλά με απότομη πτώση επιμήκυνσης σε περίπου 2%. Με άλλα λόγια, από μαλακό σε σκληρό, η αντοχή αυξάνεται σημαντικά ενώ η ολκιμότητα μειώνεται αισθητά – μια κλασική εκδήλωση του φαινομένου της σκληρυντικής εργασίας.

Οι διακυμάνσεις των ιδιοτήτων μεταξύ των τριών χαρακτηριστικών προέρχονται από τις διαφορετικές διαδικασίες παραγωγής τους και τις προκύπτουσες μικροδομικές αλλαγές.

Η λωρίδα νικελίου μαλακής θερμοκρασίας παράγεται με ψυχρή έλαση που ακολουθείται από πλήρη επεξεργασία ανόπτησης (π.χ. ανόπτηση υπό κενό στους 680 βαθμούς για 10 ώρες). Κατά τη διάρκεια της ανόπτησης, οι εξαρθρώσεις που προκαλούνται από την ψυχρή παραμόρφωση εξαλείφονται σε μεγάλο βαθμό μέσω της ανάκτησης και της ανακρυστάλλωσης και οι κόκκοι αναπτύσσονται ξανά σε ισοαξονικές δομές με ομοιόμορφη οργάνωση και καθαρά όρια κόκκων, επαναφέροντας το υλικό σε χαμηλότερη αντοχή αλλά υψηλότερη ολκιμότητα.

Η λωρίδα σκληρού νικελίου παρέχεται απευθείας μετά την ψυχρή έλαση χωρίς ανόπτηση. Η έντονη ψυχρή παραμόρφωση προκαλεί εκτεταμένο πολλαπλασιασμό και μπέρδεμα της εξάρθρωσης, οδηγώντας σε έντονα παραμορφωμένα πλέγματα, επιμήκεις ινώδεις κόκκους και εξαιρετικά υψηλές πυκνότητες εξάρθρωσης. Αυτή η μικροδομή προσδίδει υψηλή αντοχή αλλά ταυτόχρονα θυσιάζει το μεγαλύτερο μέρος της πλαστικής παραμόρφωσης του υλικού.

Η ημίσκληρη μικροδομή βρίσκεται μεταξύ των δύο – διατηρεί έναν ορισμένο βαθμό σκληρυντικού αποτελέσματος ενώ διατηρεί ορισμένους ανακρυσταλλωμένους κόκκους μέσω ελεγχόμενης παραμόρφωσης ή μερικής ανόπτησης, επιτυγχάνοντας μια ισορροπία μεταξύ αντοχής και ολκιμότητας.