Influence of cooling conditions on mechanical properties and microstructure of near eutectoid steel

Near-eutectoid steel is one of the most suitable materials for structural application, due to the good mechanical properties and low cost. The wire rod presents high ultimate tensile strength, good ductility and surface finishing. The aim of this work is to understand the effects of cooling on the main properties of this material after hot rolling. Two factors were considered: wire rod diameter and cooling system set up. Four different diameters were analysed, from 5.5 mm to 11 mm, because the increase of the diameter can change the cooling rate. Two different plant set up were implemented to impose different cooling conditions to the wire rod and to study the differences on mechanical properties and microstructure. For all the cases the wire rod is analysed in two sections, the part that during cooling is close to the side of the conveyor belt and the one that is in the centre. This study was performed to analyse the effect of different air flow in the two areas of the conveyor belt. The results of tensile tests and microstructural analysis shown that the worst cooling conditions affected both mechanical properties and microstructure. When the cooling rate is decreased, mechanical properties are decreased, while the microstructure presents coarsened lamellae in pearlite colonies and for diameter 11 mm also some grain boundary cementite.

Gli acciai con contenuto di carbonio prossimo all’eutettoide sono tra i materiali più adatti alle applicazioni strutturali, grazie alle loro proprietà meccaniche e al costo ridotto. La vergella ha un alto carico di rottura, buona duttilità e finitura superficiale. Questo lavoro ha lo scopo di analizzare gli effetti del raffreddamento dopo la laminazione a caldo sulle principali proprietà di questo materiale. Due fattori sono stati considerati: il diametro della vergella e il set up dell’impianto di raffreddamento. Sono stati analizzati quattro diametri tra 5.5 mm e 11 mm, poiché il diametro cambia le condizioni di raffreddamento. Due set up di impianto sono stati realizzati per imporre condizioni di raffreddamento differenti e per studiare le differenze ottenute sulle proprietà meccaniche e sul raffreddamento. In tutti i casi la vergella è stata analizzata in due sezioni, la parte che durante il raffreddamento è vicino al fianco del nastro trasportatore e quella che è nella parte centrale. Questo studio è stato effettuato per analizzare l’effetto del differente flusso d’aria nelle due sezioni. I risultati delle prove meccaniche e delle analisi sulla microstruttura hanno mostrato che le condizioni di raffreddamento hanno effetto su entrambi i risultati analizzati. Quando la velocità di raffreddamento è rallentata, le proprietà meccaniche sono peggiori, mentre la microstruttura presenta colonie perlitiche con lamelle grossolane di perlite e cementite e per il diametro 11 mm è stata trovata anche della cementite a bordo grano.