Анализ на образуването и напукването на сегрегацията на фосфор във въглеродна структурна стомана
Понастоящем общите спецификации на въглеродни структурни стоманени пръти и пръти, предоставяни от местните стоманодобивни заводи, са φ5,5-φ45, а по-зрелият диапазон е φ6,5-φ30.Има много аварии в качеството, причинени от сегрегация на фосфор в дребноразмерни суровини за валцдрат и пръти.Нека поговорим за влиянието на сегрегацията на фосфора и анализа на образуването на пукнатини за ваша справка.
Добавянето на фосфор към желязото може съответно да затвори областта на аустенитната фаза във фазовата диаграма желязо-въглерод.Следователно разстоянието между солидуса и ликвидуса трябва да се увеличи.Когато съдържащата фосфор стомана се охлажда от течно до твърдо състояние, тя трябва да премине през широк температурен диапазон.Скоростта на дифузия на фосфора в стоманата е бавна.По това време разтопено желязо с висока концентрация на фосфор (ниска точка на топене) се запълва в празнините между първите втвърдени дендрити, като по този начин се образува сегрегация на фосфор.
При процеса на студено зареждане или студено екструдиране често се наблюдават напукани продукти.Металографската проверка и анализ на напуканите продукти показва, че феритът и перлитът са разпределени на ивици, а в матрицата ясно се вижда ивица бяло желязо.Във ферита има периодични светлосиви сулфидни включвания с форма на лента върху тази феритна матрица с форма на лента.Тази лентовидна структура, причинена от сегрегацията на серен фосфид, се нарича "призрачна линия".Това е така, защото богатата на фосфор зона в зоната със силно отделяне на фосфор изглежда бяла и ярка.Поради високото съдържание на фосфор в бялата и ярка лента, съдържанието на въглерод в обогатената с фосфор бяла и ярка лента е намалено или съдържанието на въглерод е много малко.По този начин колонните кристали на плочата за непрекъснато леене се развиват към центъра по време на непрекъснатото леене на обогатената с фосфор лента..Когато заготовката се втвърди, аустенитните дендрити първо се утаяват от стопената стомана.Фосфорът и сярата, съдържащи се в тези дендрити, се редуцират, но крайната втвърдена разтопена стомана е богата на фосфорни и серни примесни елементи, които се втвърдяват в Между оста на дендрита, поради високото съдържание на фосфор и сяра, сярата ще образува сулфид и фосфорът ще бъде разтворен в матрицата.Не е лесно да се дифузира и има ефект на отделяне на въглерод.Въглеродът не може да се разтопи, така че около твърдия разтвор на фосфор (страните на феритната бяла лента) има по-високо съдържание на въглерод.Въглероден елемент от двете страни на феритния пояс, т.е. от двете страни на обогатената с фосфор зона, съответно образува тесен, прекъсващ перлитен пояс, успореден на феритния бял пояс, и съседната нормална тъкан се отделя.Когато заготовката се нагрее и пресова, валовете ще се простират по посока на обработка на валцуване.Точно защото феритната лента съдържа високо съдържание на фосфор, тоест сериозното отделяне на фосфор води до образуването на сериозна широка и ярка феритна лента, с очевидно желязо. Има светлосиви ивици сулфид в широката и ярка лента на тяло на елемента.Тази богата на фосфор феритна лента с дълги ивици сулфид е това, което обикновено наричаме организацията на "призрачна линия" (вижте Фигура 1-2).
Фигура 1 Тел призрак от въглеродна стомана SWRCH35K 200X
Фигура 2 Тел призрак от обикновена въглеродна стомана Q235 500X
Когато стоманата е горещо валцувана, докато има сегрегация на фосфор в заготовката, е невъзможно да се получи еднаква микроструктура.Освен това, поради силното отделяне на фосфор, се е образувала структура на "призрачна тел", която неизбежно ще намали механичните свойства на материала..
Отделянето на фосфор във въглеродната стомана е често срещано, но степента е различна.Когато фосфорът е силно отделен (появява се структурата на "призрачната линия"), това ще доведе до изключително неблагоприятни ефекти върху стоманата.Очевидно силното отделяне на фосфора е виновникът за напукване на материала по време на процеса на студено зареждане.Тъй като различните зърна в стоманата имат различно съдържание на фосфор, материалът има различна якост и твърдост;от друга страна, също така е да накарате материала да създаде вътрешно напрежение, това ще насърчи материала да бъде податлив на вътрешно напукване.В материала със структура на "призрачна тел" точно намаляването на твърдостта, якостта, удължението след счупване и намаляването на площта, особено намаляването на якостта на удар, ще доведе до студена крехкост на материала, така че съдържанието на фосфор и структурните свойства на стоманата имат много тясна връзка.
Металографско откриване В тъканта на "призрачната линия" в центъра на зрителното поле има голям брой светлосиви удължени сулфиди.Неметалните включвания в конструкционната стомана съществуват главно под формата на оксиди и сулфиди.Съгласно GB/T10561-2005 „Метод за микроскопска инспекция на стандартна таблица за съдържанието на неметални включвания в стоманата“, включванията от тип B са вулканизирани по това време. Нивото на материала достига 2,5 и повече.Както всички знаем, неметалните включвания са потенциални източници на пукнатини.Тяхното съществуване ще навреди сериозно на непрекъснатостта и компактността на микроструктурата на стоманата и ще намали значително междукристалната якост на стоманата.От това се прави изводът, че наличието на сулфиди в "призрачната линия" на вътрешната структура на стоманата е най-вероятното място за напукване.Следователно, пукнатини при студено коване и пукнатини при охлаждане при топлинна обработка в голям брой производствени обекти за крепежни елементи са причинени от голям брой светлосиви тънки сулфиди.Появата на такива лоши тъкани разрушава непрекъснатостта на свойствата на метала и увеличава риска от термична обработка.„Призрачната нишка“ не може да бъде отстранена чрез нормализиране и т.н., а примесните елементи трябва да бъдат строго контролирани от процеса на топене или преди суровините да влязат във фабриката.
Неметалните включвания се разделят на алуминиев оксид (тип А), силикат (тип С) и сферичен оксид (тип D) според техния състав и деформируемост.Тяхното съществуване прекъсва непрекъснатостта на метала и след отлепване се образуват ями или пукнатини.Много е лесно да се образуват източници на пукнатини по време на студено разрушаване и да се предизвика концентрация на напрежение по време на топлинна обработка, което води до напукване при охлаждане.Следователно неметалните включвания трябва да бъдат строго контролирани.Настоящите стандарти за стомана GB/T700-2006 „Въглеродна структурна стомана“ и GB/T699-2016 „Висококачествена въглеродна структурна стомана“ не поставят ясни изисквания за неметални включвания..За важните части грубите и фините линии на A, B и C обикновено не са повече от 1,5, а грубите и фините линии на D и Ds не са повече от 2.
Време на публикуване: 21 октомври 2021 г
