Анализ на образуването и напукването на фосфорна сегрегация във въглеродна конструкционна стомана

Анализ на образуването и напукването на фосфорна сегрегация във въглеродна конструкционна стомана

Понастоящем общите спецификации на въглеродни структурни стоманени пръти и пръти, предоставени от домашните стоманени заводи, са φ5,5-φ45, а по-зрялата гама е φ6,5-φ30. Има много качествени аварии, причинени от сегрегация на фосфор в суровини за тел и пръти с малък размер. 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 в твърдо, тя трябва да премине през широк температурен диапазон. Скоростта на дифузия на фосфора в стоманата е бавна. По това време стопено желязо с висока концентрация на фосфор (ниска точка на топене) се запълва в празнините между първите втвърдени дендрити, като по този начин се образува фосфорна сегрегация.

В процеса на студено отправяне или студено екструдиране често се наблюдават напукани продукти. Металографският преглед и анализът на напуканите продукти показва, че феритът и перлитът са разпределени на ленти, а в матрицата ясно се вижда ивица от бяло желязо. Във ферита има прекъснати лентовидни светлосиви сулфидни включвания върху тази лентовидна феритна матрица. Тази лентовидна структура, причинена от сегрегацията на серен фосфид, се нарича "призрачна линия". Това е така, защото богатата на фосфор зона в зоната с тежка сегрегация на фосфор изглежда бяла и ярка. Поради високото съдържание на фосфор в белия и светъл колан, съдържанието на въглерод в обогатения с фосфор бял и ярък пояс 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, са намалени, но крайната втвърдена стопена стомана е богата на фосфорни и серни примесни елементи, които се втвърдяват. 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 разпръсне и има ефект на изхвърляне на въглерод. Въглеродът не може да се стопи, така че около твърдия разтвор на фосфора (Страните на феритната бяла лента) имат по-високо съдържание на въглерод. Въглеродният елемент от двете страни на феритния пояс, тоест от двете страни на обогатената с фосфор зона, съответно образуват тесен, периодичен перлитен пояс, успореден на феритния бял пояс, а съседната нормална тъкан се отделя. Когато заготовката се нагрее и пресова, валовете ще се простират по посоката на обработка на валцуване. Именно защото феритната лента съдържа високо съдържание на фосфор, тоест сериозното отделяне на фосфор води до образуването на сериозна широка и ярка структура на феритните ленти, с очевидно желязо. В широката и светла лента на тяло на елемента. Тази богата на фосфор феритна лента с дълги ивици сулфид е това, което обикновено наричаме организация "призрачна линия" (виж Фигура 1-2).

Analysis of Formation and Cracking of Phosphorus Segregation in Carbon Structural Steel02
Фигура 1 Призрачен проводник от въглеродна стомана SWRCH35K 200X

Analysis of Formation and Cracking of Phosphorus Segregation in Carbon Structural Steel01
Фигура 2 Призрачен проводник от обикновена въглеродна стомана Q235 500X

Когато стоманата е горещо валцувана, докато има сегрегация на фосфор в заготовката, е невъзможно да се получи еднородна микроструктура. Освен това, поради силното отделяне на фосфора, се е образувала структура на "призрачен проводник", която неизбежно ще намали механичните свойства на материала. .

Сегрегацията на фосфор във въглеродната стомана е често срещана, но степента е различна. Когато фосфорът е силно сегрегиран (появява се структурата на "призрачната линия"), това ще донесе изключително неблагоприятни ефекти върху стоманата. Очевидно тежката сегрегация на фосфора е виновникът за напукването на материала по време на процеса на студено насочване. Тъй като различните зърна в стоманата имат различно съдържание на фосфор, материалът има различна здравина и твърдост; от друга страна, това е също така, че материалът да произвежда вътрешно напрежение, това ще насърчи материала да бъде податлив на вътрешно напукване. В материала със структура „призрачен проводник“ именно намаляването на твърдостта, здравината, удължението след счупване и намаляването на площта, особено намаляването на ударната издръжливост, 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 "Стандартна диаграма за микроскопична проверка на съдържанието на неметални включвания в стоманата", включванията тип B са вулканизирани в този момент. Нивото на материала достига 2,5 и повече. Както всички знаем, неметалните включвания са потенциални източници на пукнатини. Тяхното съществуване сериозно ще увреди непрекъснатостта и компактността на стоманената микроструктура и значително ще намали междукристалната якост на стоманата. От това се прави извод, че наличието на сулфиди в "призрачната линия" на вътрешната структура на стоманата е най-вероятното място за напукване. Следователно, пукнатини от студено коване и пукнатини при термична обработка в голям брой производствени обекти на крепежни елементи се причиняват от голям брой светлосиви тънки сулфиди. Появата на такива лоши тъкани разрушава непрекъснатостта на свойствата на метала и увеличава риска от топлинна обработка. "Призрачната нишка" не може да бъде премахната 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 триоксид (тип А), силикат (тип С) и сферичен оксид (тип D) според техния състав и деформируемост. Тяхното съществуване прекъсва непрекъснатостта на метала и след обелване се образуват ями или пукнатини. Много лесно е да се образува източник на пукнатини по време на студено разрушаване и да се предизвика концентрация на напрежение по време на топлинна обработка, което води до гасене на пукнатини. 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 важни части грубите и фините линии на A, B и C обикновено не са повече от 1,5, а D и Ds грубите и фините линии са не повече от 2.


Време за публикуване: 21 октомври 2021 г