Чем отличаются холодно- и горячекатаная сталь? 

Вопрос, казалось бы, базовый, но сколько раз я видел, как в техзаданиях или даже на производстве эту разницу либо упрощают до ?одна гладкая, другая нет?, либо нагромождают теорией так, что суть теряется. Попробую разложить так, как мы это обычно на практике чувствуем, с оглядкой на те грабли, на которые наступали.

Суть процесса: не просто температура

Главное отличие, конечно, в температуре прокатки. Горячекатаная сталь обрабатывается выше температуры рекристаллизации, грубо говоря, за 1100°C и выше. Металл в этом состоянии пластичен, как пластилин, его легко формовать в большие заготовки – слябы, блюмы. Вспоминаю, как на одном из старых комбинатов наблюдал за выходом раскалённой полосы – она literally светилась, и её потом в бухты сматывали. Из-за этой высокой температуры на поверхности неизбежно образуется окалина. Её потом, конечно, снимают, но след, та самая синеватая или чуть шероховатая поверхность, остаётся. Это как бы ?первозданный? вид металла после печи.

Холоднокатаная сталь – это уже дальнейшая переработка. Берут ту самую горячекатаную заготовку (рулон или лист), охлаждают её до комнатной температуры, а потом прокатывают уже холодной на специальных станах. Сильное давление. Здесь уже не идёт речи о высокой пластичности от нагрева – металл упрочняется, его буквально ?вытягивают? и выравнивают. Отсюда ключевое: точность размеров и качество поверхности. Толщина может быть минимальной, с очень узким допуском. Поверхность – почти зеркальная, если это, скажем, оцинковка под покраску в автоindustrie.

Частая ошибка – думать, что холодная прокатка просто ?более продвинутая? горячей. Нет, это разные продукты для разных целей. Холодный прокат без горячего этапа – невозможен. Это последовательность. Горячая – чтобы получить массу металла в форме. Холодная – чтобы придать этой форме идеальную геометрию и поверхность.

Свойства, которые бьют по карману и по технологии

Механические характеристики – вот где собака зарыта для инженера. Горячекатаная сталь после охлаждения имеет более низкий предел текучести и прочности по сравнению с холоднокатаной, но зато она более вязкая, лучше переносит ударные нагрузки. Её внутренняя структура более равновесная. Идеально для несущих конструкций, балок, швеллеров, где важна не идеальная гладкость, а способность нести вес и немного ?пружинить?.

Холоднокатаный лист после деформации упрочняется (наклёп). Его предел текучести может быть на сотни МПа выше. Но плата за это – хрупкость. Он менее пластичен. Попробуй его резко согнуть под острым углом – может треснуть. Поэтому для сложной глубокой вытяжки (кузова автомобилей, корпуса бытовой техники) используют специальные марки, но сам процесс холодной прокатки эту проблему создаёт изначально.

Был у меня случай с заказом на коробчатые конструкции. Заказчик, желая сэкономить, потребовал использовать не горячекатаный лист, как было в проекте, а холоднокатаный большей толщины (мол, он же ?прочнее?). В итоге при сварке пошли микротрещины в зоне термического влияния именно из-за повышенной хрупкости и внутренних напряжений в материале. Переделывали за свой счёт. Урок: прочность – не единственный параметр.

Внешний вид и допуски: то, что видно сразу

Здесь всё очевидно даже на глаз и на ощупь. Горячекатаный прокат – матовый, часто с цветами побежалости (синева, желтизна), может быть лёгкая волнистость по кромке. Толщина листа, скажем, 3 мм, может спокойно иметь допуск ±0.2-0.3 мм. Для строительной фермы или каркаса склада – это не критично.

Холоднокатаный – это глянец. Чистая, ровная поверхность, готовая под гальванику, покраску, полировку. Допуски жёсткие. Тот же лист в 1 мм будет иметь допуск, может, ±0.05 мм. Это важно, когда ты штампуешь миллионы одинаковых деталей или делаешь корпус электрощита, где важен внешний вид. Кстати, оцинковку почти всегда делают из холоднокатаной подложки – иначе цинк ляжет неровно и будет отслаиваться.

Области применения: где что и почему

Горячекатаная идёт туда, где её свойства востребованы, а внешний вид вторичен. Это металлоконструкции (двутавры, уголки), трубы большого диаметра (сварные из листа), судостроение, элементы железнодорожных путей. Там важна свариваемость, вязкость и относительно низкая цена за тонну.

Холоднокатаная – царство точной механики и эстетики. Автомобильные кузова (внешние панели), бытовая техника (холодильники, стиральные машины), профили для гипсокартона, консервная жесть, электротехническая сталь (трансформаторная). Здесь цена за квадратный метр и качество поверхности выходят на первый план.

Интересный нюанс: иногда холоднокатаный лист после штамповки или гибки отправляют на отжиг, чтобы снять напряжения наклёпа и вернуть пластичность для следующих операций. Это уже тонкая настройка технологического процесса, о которой в учебниках пишут одной строкой, а в цеху могут неделю параметры подбирать.

Про стоимость и логистику: практический взгляд

Горячекатаная сталь, как правило, дешевле. Процесс энергоёмкий, но одностадийный (от заготовки до продукта). Холодная прокатка – это минимум два передела: сначала получили горячий рулон, потом его переработали. Плюс дополнительные операции – травление для удаления окалины перед холодной прокаткой, отжиги. Всё это деньги.

Но считать, что всегда выгоднее брать горячекатаную – ошибка. Если тебе нужен тонкий лист с идеальной поверхностью, то из горячекатаного его просто не получить. Ты переплатишь за обработку (шлифовку, калибровку) и всё равно не достигнешь качества холоднокатаного. Это как пытаться точить деталь на токарном станке из сырой поковки вместо калиброванного прутка – вроде материал дешевле, а трудозатраты и брак съедят всю экономию.

Логистика тоже разная. Горячекатаные рулоны – тяжелые, часто поставляются в бунтах. Холоднокатаные, особенно тонкие, требуют аккуратной упаковки, защиты кромок, часто поставляются на паллетах, чтобы не помять поверхность. Одна царапина – и партия на изготовление внешних панелей может быть забракована. Знакомые из компании ООО Паньчжихуа Даншэн Химикат (sunrisechem.ru), которая занимается экспортом химической продукции, как-то отмечали схожую проблему с сыпучими материалами вроде диоксида титана – там тоже упаковка и сохранность поверхности продукта (в их случае – чистота и гранулометрия) критичны для клиента, хоть речь и о другом секторе.

Личный итог и частые подводные камни

Так чем же они отличаются? Для меня это фундаментальное различие между ?структурным? материалом и ?финишным?. Горячекатаная – это сила и основа. Холоднокатаная – точность и внешний вид. Выбор всегда компромисс между стоимостью, требуемыми свойствами и дальнейшей обработкой.

Самый частый подводный камень, который я наблюдаю – это попытка использовать холоднокатаную сталь в сварных конструкциях, рассчитанных на динамические нагрузки. Материал уже имеет внутренние напряжения от прокатки, сварка добавляет новые, и в зоне шва может пойти трещина. Нужно либо очень тщательно готовить кромки и варить с подогревом/последующим отпуском, что дорого, либо сразу брать горячекатаную.

Другой момент – коррозия. Из-за более чистой и плотной поверхности холоднокатаная сталь иногда кажется более стойкой. Но это не всегда так. Всё зависит от защитного покрытия. Та же оцинковка одинаково хорошо работает и на том, и на другом типе подложки, если подготовка поверхности была правильной. А вот если говорить о краске, то на холоднокатаную лист она, конечно, ляжет ровнее и будет держаться лучше из-за отсутствия микронеровностей и окалины.

В общем, разница – не в ?лучше/хуже?, а в ?для чего?. И понимание этого избавляет от множества ошибок на этапе проектирования и закупки. Как говорится, нужно знать инструмент, которым работаешь.