1. Mikrostruktúra: szemcseméret és fázisösszetétel
Szemcseméret: A finom, egyenletes ferrit{0}}perlitszemcsék (az ideális mikroszerkezet az S355J0WP-hez) növelik az alacsony hőmérsékleti szívósságot. A finom szemcsék lerövidítik azt a távolságot, amelyet a repedéseknek meg kell tenniük az ütközés során, így több energiára van szükség a törés kialakulásához. Ezzel szemben a durva szemcsék (a hengerlés közbeni túlmelegedésből vagy a lassú hűtésből) csökkentik a szívósságot azáltal, hogy nagyobb rideg területeket hoznak létre, így az acél -20 fokon hajlamos a szétrepedésre.
Törékeny fázisképződés: Ha a hűtés túl gyors (pl. hirtelen kioltás hideg levegőben), az acél kemény, rideg fázisokat képezhet, mint a martenzit vagy a bainit a képlékeny ferrit-perlit helyett. Ezek a fázisok drasztikusan csökkentik az ütközési energiát -még a szükséges 27 J- vagy annál nagyobb érték alatt is, zérus alatti hőmérsékleten.
2. Feldolgozási előzmények: hengerlés, hőkezelés és felületminőség
Meleghengerlési paraméterek: Az ellenőrzött hengerlés (pl. 800-900 fokos befejező hengerlés, majd lassú hűtés) finomítja a szemcséket és elkerüli a durva mikrostruktúrákat. Ha a hengerlési hőmérséklet túl magas, vagy a hűtés egyenetlen, az acél belső feszültségeket vagy egyenetlen fáziseloszlást okozhat, ami alacsony hőmérsékleten gyengíti a szívósságát.
Normalizálás (ha alkalmazzák): A megfelelő normalizálás (880-920 fokra melegítés, tartás, majd 5-20 fok/perc hűtés) egyenletes ferrit-perlit szerkezetet biztosít. A gyenge normalizálás-, mint például a nem teljes ausztenitesítés vagy a szabálytalan hűtés-az anyag szilárdságának egyenetlenségéhez vezet.
Felületi hibák: A felületi repedések, karcolások vagy oxidrétegek „feszültségkoncentrátorként” működnek alacsony hőmérsékleten. Ezek a hibák ütés hatására repedéseket okoznak, csökkentve az anyag energiaelnyelő képességét. Például egy kis felületi karc törékeny törést okozhat -20 fokon még akkor is, ha a belső mikrostruktúra ép.
3. Szolgáltatási környezet: hőmérséklet, feszültség és korrózió
Extrém alacsony hőmérsékletek: Míg az S355J0WP -20 fokra van besorolva, a -30 fok alatti hőmérsékletnek való hosszan tartó expozíció (a szabvány hatókörén túl) túllépheti a "törékeny átmeneti hőmérsékletet". Ezen a ponton még a képlékeny mikrostruktúrák is törékennyé válnak, és az ütésállóság meredeken csökken.
Kombinált stressz és hideg: A statikus vagy dinamikus igénybevétel (pl. szerkezeti terhelés a hidakon, vibráció a gépekben) alacsony hőmérséklettel kombinálva növeli a rideg meghibásodás kockázatát. A stressz növeli a repedések növekedésének hajtóerejét, így még a kis belső hibák is gyorsan terjedhetnek -20 fokon.
Korrózió (különösen hideg, nedves körülmények között): Az S355J0WP védőrozsdarétege (patina) lassan képződik hideg, párás környezetben. Amíg a patina nem stabilizálódik, a nedvesség és a só (pl. télen jégoldó sók) helyi korróziót okozhat, kis gödröket képezve, amelyek repedésindítóként működnek. A korrodált területek szívóssága alacsonyabb, és alacsony hőmérsékleten nem teljesítik a 27 J-nél nagyobb vagy azzal egyenlő ütési követelményt.
