Analiza formiranja i pucanja segregacije fosfora u ugljičnim konstrukcionim čelicima
Trenutno, uobičajene specifikacije čeličnih šipki i šipki od ugljičnog konstrukcijskog čelika koje pružaju domaće čeličane su φ5,5-φ45, a zreliji raspon je φ6,5-φ30.Mnogo je nesreća u kvaliteti uzrokovanih segregacijom fosfora u sirovim materijalima od šipki i šipki malih dimenzija.Hajde da pričamo o uticaju segregacije fosfora i analizi formiranja pukotina za vašu referencu.
Dodavanje fosfora gvožđu može na odgovarajući način zatvoriti oblast austenitne faze u faznom dijagramu gvožđe-ugljenik.Stoga se razmak između solidusa i likvidusa mora povećati.Kada se čelik koji sadrži fosfor ohladi iz tekućeg u kruto, mora proći kroz širok temperaturni raspon.Brzina difuzije fosfora u čeliku je spora.U tom trenutku, rastopljeno željezo s visokom koncentracijom fosfora (niska tačka topljenja) popunjava se u prazninama između prvih očvrsnutih dendrita, čime se formira segregacija fosfora.
U procesu hladnog sastavljanja ili hladnog ekstrudiranja često se vide napukli proizvodi.Metalografski pregled i analiza napuklih proizvoda pokazuje da su ferit i perlit raspoređeni u trakama, a u matrici se jasno vidi traka bijelog željeza.U feritu se na ovoj feritnoj matrici u obliku trake nalaze isprekidane svijetlosive sulfidne inkluzije.Ova struktura u obliku trake uzrokovana segregacijom sumpornog fosfida naziva se "linija duhova".To je zato što zona bogata fosforom u području sa jakom segregacijom fosfora izgleda bijelo i svijetlo.Zbog visokog sadržaja fosfora u bijelom i svijetlom pojasu, sadržaj ugljika u bijelom i svijetlom pojasu obogaćenom fosforom je smanjen ili je sadržaj ugljika vrlo mali.Na taj način se stupasti kristali ploče za kontinuirano livenje razvijaju prema sredini tokom kontinuiranog livenja trake obogaćene fosforom..Kada se gredica stvrdne, austenitni dendriti se prvo talože iz rastaljenog čelika.Fosfor i sumpor sadržani u ovim dendritima su smanjeni, ali konačni očvrsnuti rastopljeni čelik je bogat fosforom i elementima nečistoća sumpora, koji se stvrdnjavaju u Između osi dendrita, zbog visokog sadržaja fosfora i sumpora, sumpor će formirati sulfid, a fosfor će se rastvoriti u matriksu.Nije lako raspršiti i ima efekat pražnjenja ugljenika.Ugljik se ne može rastopiti, tako da oko krute otopine fosfora (strane feritne bijele trake) ima veći sadržaj ugljika.Ugljični element na obje strane feritnog pojasa, odnosno s obje strane područja obogaćenog fosforom, formiraju uski, isprekidani perlitni pojas paralelan s feritnim bijelim pojasom, a susjedno normalno tkivo se odvaja.Kada se gredica zagrije i pritisne, osovine će se protezati duž smjera obrade valjanja.Upravo zato što feritna traka sadrži visoku količinu fosfora, odnosno ozbiljna segregacija fosfora dovodi do stvaranja ozbiljne široke i svijetle feritne trakaste strukture, sa očiglednim željezom. tijelo elementa.Ova feritna traka bogata fosforom sa dugim trakama sulfida je ono što obično nazivamo organizacijom "linije duhova" (vidi sliku 1-2).
Slika 1 Ghost žica od ugljeničnog čelika SWRCH35K 200X
Slika 2 Ghost žica od običnog ugljeničnog čelika Q235 500X
Kada je čelik toplo valjan, sve dok postoji segregacija fosfora u gredici, nemoguće je dobiti ujednačenu mikrostrukturu.Štoviše, zbog jake segregacije fosfora, formirana je struktura "duhove žice", koja će neminovno smanjiti mehanička svojstva materijala..
Segregacija fosfora u ugljičnom čeliku je uobičajena, ali je stepen različit.Kada je fosfor jako segregiran (pojavi se struktura "linije duhova"), to će donijeti izuzetno štetne efekte na čelik.Očigledno, jaka segregacija fosfora je krivac za pucanje materijala tokom procesa hladnog sastavljanja.Budući da različita zrna čelika imaju različit sadržaj fosfora, materijal ima različitu snagu i tvrdoću;s druge strane, to je također učiniti da materijal proizvodi unutrašnje naprezanje, to će promovirati materijal da bude sklon unutrašnjem pucanju.U materijalu sa strukturom "ghost wire" upravo se radi o smanjenju tvrdoće, čvrstoće, izduženju nakon loma i smanjenju površine, a posebno o smanjenju udarne žilavosti, što će dovesti do hladnokrtosti materijala, pa će se sadržaj fosfora povećati. i strukturna svojstva čelika imaju vrlo blisku vezu.
Metalografska detekcija U tkivu "linije duhova" u centru vidnog polja nalazi se veliki broj svetlosivih izduženih sulfida.Nemetalne inkluzije u konstrukcijskom čeliku uglavnom postoje u obliku oksida i sulfida.Prema GB/T10561-2005 "Standard Grading Chart Mikroskopska metoda inspekcije za sadržaj nemetalnih inkluzija u čeliku", inkluzije tipa B su vulkanizirane u ovom trenutku. Nivo materijala dostiže 2,5 i više.Kao što svi znamo, nemetalne inkluzije su potencijalni izvori pukotina.Njihovo postojanje ozbiljno će narušiti kontinuitet i kompaktnost čelične mikrostrukture, te značajno smanjiti međugranularnu čvrstoću čelika.Iz ovoga se zaključuje da je prisustvo sulfida u "liniji duhova" unutrašnje strukture čelika najvjerovatnije mjesto pucanja.Stoga su pukotine hladnog kovanja i pukotine gašenja termičkom obradom u velikom broju pogona za proizvodnju spojnih elemenata uzrokovane velikim brojem svijetlosivih vitkih sulfida.Pojava ovako lošeg tkanja uništava kontinuitet svojstava metala i povećava rizik od termičke obrade."Duh nit" se ne može ukloniti normalizacijom itd., a nečistoće treba strogo kontrolisati iz procesa topljenja ili prije nego što sirovine uđu u tvornicu.
Nemetalne inkluzije se prema svom sastavu i deformabilnosti dijele na aluminijev oksid (tip A), silikat (tip C) i sferni oksid (tip D).Njihovo postojanje prekida kontinuitet metala, a nakon ljuštenja nastaju rupice ili pukotine.Vrlo je lako stvoriti izvor pukotina tokom hladnog ometanja i uzrokovati koncentraciju naprezanja tokom termičke obrade, što rezultira gašenjem pucanja.Stoga se nemetalne inkluzije moraju strogo kontrolirati.Trenutni standardi za čelik GB/T700-2006 "ugljični konstrukcijski čelik" i GB/T699-2016 "visokokvalitetni ugljični konstrukcijski čelik" 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 D i Ds grube i fine linije nisu veće od 2.
Vrijeme objave: 21.10.2021
