Analiza formiranja i pucanja segregacije fosfora u ugljičnom konstrukcijskom čeliku
Trenutačno su uobičajene specifikacije šipki i šipki od ugljičnog konstrukcijskog čelika koje pružaju domaće čeličane φ5,5-φ45, a zreliji raspon je φ6,5-φ30.Postoje mnoge nesreće u kvaliteti uzrokovane odvajanjem fosfora u sirovinama male žice i šipki.Razgovarajmo o utjecaju segregacije fosfora i analizi stvaranja pukotina za vašu referencu.
Dodavanje fosfora željezu može na odgovarajući način zatvoriti područje austenitne faze u faznom dijagramu željezo-ugljik.Stoga se razmak između solidusa i likvidusa mora povećati.Kada se čelik koji sadrži fosfor hladi iz tekućeg u kruto stanje, mora proći kroz širok temperaturni raspon.Brzina difuzije fosfora u čeliku je spora.U to vrijeme rastaljeno željezo s visokom koncentracijom fosfora (nisko talište) ispunjava se u prazninama između prvih skrutnutih dendrita, stvarajući tako segregaciju fosfora.
U postupku hladnog cijepanja ili hladnog istiskivanja često se vide napuknuti proizvodi.Metalografski pregled i analiza napuknutih proizvoda pokazuje da su ferit i perlit raspoređeni u trakama, au matrici se jasno vidi traka bijelog željeza.U feritu postoje isprekidane svjetlosive sulfidne inkluzije u obliku trake na ovoj feritnoj matrici u obliku trake.Ova trakasta struktura uzrokovana izdvajanjem sumpornog fosfida naziva se "duhovna linija".To je zato što zona bogata fosforom u području s jakom segregacijom fosfora izgleda bijela i svijetla.Zbog visokog sadržaja fosfora u bijelom i svijetlom pojasu, sadržaj ugljika u fosforom obogaćenom bijelom i svijetlom pojasu je smanjen ili je sadržaj ugljika vrlo mali.Na taj način se stupčasti kristali ploče za kontinuirano lijevanje razvijaju prema središtu tijekom kontinuiranog lijevanja trake obogaćene fosforom..Kada se gredica skrutne, iz rastaljenog čelika prvo se talože austenitni dendriti.Fosfor i sumpor sadržani u tim dendritima su reducirani, ali konačni skrutnuti rastaljeni čelik je bogat elementima nečistoće fosfora i sumpora, koji se skrućuju u Između osi dendrita, zbog visokog sadržaja fosfora i sumpora, sumpor će formirati sulfid, a fosfor će biti otopljen u matrici.Nije lako difuzirati i ima učinak ispuštanja ugljika.Ugljik se ne može rastopiti, tako da oko krute otopine fosfora (strane feritne bijele trake) ima veći sadržaj ugljika.Element ugljika s obje strane feritnog pojasa, odnosno s obje strane područja obogaćenog fosforom, formira uzak, isprekidan perlitni pojas paralelan s feritnim bijelim pojasom, a susjedno normalno tkivo odvojeno.Kada se trupac zagrije i preša, osovine će se protezati duž smjera obrade valjanja.To je upravo zato što feritna traka sadrži visok sadržaj fosfora, to jest, ozbiljna segregacija fosfora dovodi do stvaranja ozbiljne široke i svijetle strukture feritne trake, s očiglednim željezom. Postoje svijetlosive trake sulfida u širokoj i svijetloj traci tijelo elementa.Ova feritna traka bogata fosforom s dugim trakama sulfida je ono što obično nazivamo organizacijom "linija duhova" (vidi sliku 1-2).
Slika 1 Mrtva žica od ugljičnog čelika SWRCH35K 200X
Slika 2 Mrtva žica od običnog ugljičnog čelika Q235 500X
Kada je čelik vruće valjan, sve dok postoji segregacija fosfora u trupcu, nemoguće je dobiti jednoliku mikrostrukturu.Štoviše, zbog jake segregacije fosfora, formirana je struktura "žice duha", koja će neizbježno smanjiti mehanička svojstva materijala..
Odvajanje fosfora u ugljičnom čeliku je uobičajeno, ali je stupanj različit.Kada je fosfor ozbiljno odvojen (pojavljuje se struktura "linije duha"), to će donijeti izuzetno štetne učinke na čelik.Očito je ozbiljno izdvajanje fosfora krivac za pucanje materijala tijekom procesa hladnog sastavljanja.Budući da različita zrna u čeliku imaju različit sadržaj fosfora, materijal ima različitu čvrstoću i tvrdoću;s druge strane, to također čini da materijal proizvodi unutarnje naprezanje, to će pospješiti da materijal bude sklon unutarnjem pucanju.U materijalu sa strukturom "žice duha" upravo smanjenje tvrdoće, čvrstoće, istezanja nakon loma i smanjenja površine, posebice smanjenja udarne žilavosti, dovest će do hladnokrtosti materijala, pa je sadržaj fosfora i strukturna svojstva čelika Imaju vrlo blisku vezu.
Metalografska detekcija U tkivu "linije duhova" u središtu vidnog polja postoji veliki broj svijetlosivih izduženih sulfida.Nemetalni uključci u konstrukcijskom čeliku uglavnom postoje u obliku oksida i sulfida.Prema GB/T10561-2005 "Standardnoj dijagramu mikroskopske inspekcijske metode za sadržaj nemetalnih inkluzija u čeliku", inkluzije tipa B su u ovom trenutku vulkanizirane. Razina materijala doseže 2,5 i više.Kao što svi znamo, nemetalne inkluzije su potencijalni izvori pukotina.Njihovo postojanje ozbiljno će oštetiti kontinuitet i kompaktnost mikrostrukture čelika, te uvelike smanjiti međukristalnu čvrstoću čelika.Iz toga se zaključuje da je prisutnost sulfida u "liniji duhova" unutarnje strukture čelika najvjerojatnije mjesto za pucanje.Stoga su pukotine kod hladnog kovanja i pukotine pri kaljenju toplinskom obradom u velikom broju proizvodnih mjesta spojnica uzrokovane velikim brojem svijetlosivih vitkih sulfida.Pojava takvih loših tkanja uništava kontinuitet svojstava metala i povećava rizik toplinske obrade."Nit duhova" ne može se ukloniti normalizacijom itd., a elemente nečistoće treba strogo kontrolirati od procesa taljenja ili prije nego što sirovine uđu u tvornicu.
Nemetalni uključci se prema sastavu i sposobnosti deformiranja dijele na aluminijev oksid (tip A), silikat (tip C) i kuglasti oksid (tip D).Njihovo postojanje prekida kontinuitet metala, a nakon ljuštenja nastaju jamice ili pukotine.Vrlo je lako stvoriti izvor pukotina tijekom hladnog savijanja i uzrokovati koncentraciju naprezanja tijekom toplinske obrade, što rezultira pucanjem pri kaljenju.Stoga se nemetalni uključci moraju strogo kontrolirati.Trenutačni standardi za čelik GB/T700-2006 "Carbon Structural Steel" i GB/T699-2016 "High-quality Carbon Structural Steel" ne postavljaju jasne zahtjeve za nemetalne inkluzije..Za važne dijelove, grube i fine linije A, B i C općenito nisu veće od 1,5, a grube i fine linije D i Ds nisu veće od 2.
Vrijeme objave: 21. listopada 2021
