Analiza nastajanja in razpok segregacije fosforja v ogljikovem konstrukcijskem jeklu

Analiza nastajanja in razpok segregacije fosforja v ogljikovem konstrukcijskem jeklu

Trenutno so običajne specifikacije žičnih palic in palic iz ogljikovega konstrukcijskega jekla, ki jih ponujajo domače jeklarne, φ5,5–φ45, bolj zrel razpon pa je φ6,5–φ30.Obstaja veliko kakovostnih nesreč, ki jih povzroča ločevanje fosforja v surovinah za žice in palice majhne velikosti.Za vašo referenco se pogovorimo o vplivu segregacije fosforja in analizi nastajanja razpok.

Dodatek fosforja železu lahko ustrezno zapre območje avstenitne faze v faznem diagramu železo-ogljik.Zato je treba razdaljo med solidusom in likvidusom povečati.Ko se jeklo, ki vsebuje fosfor, ohladi iz tekočega v trdno, mora iti skozi široko temperaturno območje.Stopnja difuzije fosforja v jeklu je počasna.V tem času se staljeno železo z visoko koncentracijo fosforja (nizko tališče) napolni v vrzeli med prvimi strjenimi dendriti, s čimer se tvori fosforjeva segregacija.

V procesu hladnega tiskanja ali hladnega iztiskanja so pogosto vidni razpokani izdelki.Metalografski pregled in analiza razpokanih produktov kažeta, da sta ferit in perlit porazdeljena v pasovih, v matrici pa je jasno viden trak belega železa.V feritu so na tej feritni matrici v obliki traku občasni svetlo sivi sulfidni vključki v obliki traku.Ta trakasta struktura, ki jo povzroča segregacija žveplovega fosfida, se imenuje "črta duhov".To je zato, ker je s fosforjem bogato območje na območju z močno segregacijo fosforja videti belo in svetlo.Zaradi visoke vsebnosti fosforja v belem in svetlem pasu je vsebnost ogljika v s fosforjem obogatenem belem in svetlem pasu zmanjšana ali pa je vsebnost ogljika zelo majhna.Na ta način se stebrasti kristali plošče za kontinuirno litje razvijejo proti sredini med kontinuirnim litjem traku, obogatenega s fosforjem..Ko je gredica strjena, se iz staljenega jekla najprej izločijo avstenitni dendriti.Fosfor in žveplo v teh dendritih sta zmanjšana, vendar je končno strjeno staljeno jeklo bogato s fosforjem in žveplovimi elementi nečistoč, ki se strdijo v Med osjo dendrita bo zaradi visoke vsebnosti fosforja in žvepla žveplo tvorilo sulfid in fosfor bo raztopljen v matriksu.Ni ga enostavno razpršiti in ima učinek odvajanja ogljika.Ogljika ni mogoče stopiti, zato je okoli trdne raztopine fosforja (ob straneh feritnega belega pasu) večja vsebnost ogljika.Ogljikov element na obeh straneh feritnega pasu, to je na obeh straneh območja, obogatenega s fosforjem, tvori ozek, prekinjen perlitni pas, vzporeden s feritnim belim pasom, sosednje normalno tkivo pa loči.Ko je gredica segreta in stisnjena, se bodo gredi razširile vzdolž smeri obdelave valjanja.Prav zato, ker feritni pas vsebuje visoko vsebnost fosforja, kar pomeni, da resna segregacija fosforja povzroči nastanek resne široke in svetle strukture feritnega pasu, z očitnim železom. V širokem in svetlem pasu feritnega traku so svetlo sivi trakovi sulfida. telo elementa.Ta feritni trak, bogat s fosforjem, z dolgimi trakovi sulfida je tisto, kar običajno imenujemo organizacija "linije duhov" (glej sliko 1-2).

Analiza nastajanja in razpok segregacije fosforja v ogljikovem konstrukcijskem jeklu02
Slika 1 Drobna žica iz ogljikovega jekla SWRCH35K 200X

Analiza nastajanja in razpok segregacije fosforja v ogljikovem konstrukcijskem jeklu01
Slika 2 Meglena žica iz navadnega ogljikovega jekla Q235 500X

Ko je jeklo vroče valjano, dokler obstaja segregacija fosforja v gredici, je nemogoče doseči enakomerno mikrostrukturo.Poleg tega je zaradi močne segregacije fosforja nastala struktura "žice duhov", ki bo neizogibno zmanjšala mehanske lastnosti materiala..

Ločevanje fosforja v ogljikovem jeklu je običajno, vendar je stopnja različna.Ko je fosfor močno ločen (pojavi se struktura "linije duhov"), bo to povzročilo izjemno škodljive učinke na jeklo.Očitno je močna segregacija fosforja krivec za razpokanje materiala med postopkom hladnega tiskanja.Ker imajo različna zrna v jeklu različno vsebnost fosforja, ima material različno trdnost in trdoto;po drugi strani pa tudi povzroči, da material povzroči notranjo napetost, kar bo spodbudilo, da bo material nagnjen k notranjim razpokam.V materialu s strukturo "žice duha" bo ravno zmanjšanje trdote, trdnosti, raztezka po zlomu in zmanjšanje površine, zlasti zmanjšanje udarne žilavosti, povzročilo hladno krhkost materiala, zato vsebnost fosforja in strukturne lastnosti jekla so zelo tesno povezane.

Metalografska detekcija V tkivu "linije duhov" v središču vidnega polja je veliko število svetlo sivih podolgovatih sulfidov.Nekovinski vključki v konstrukcijskem jeklu obstajajo predvsem v obliki oksidov in sulfidov.V skladu z GB/T10561-2005 "Standardna mikroskopska inšpekcijska metoda za vsebnost nekovinskih vključkov v jeklu" so vključki tipa B v tem času vulkanizirani. Raven materiala doseže 2,5 in več.Kot vsi vemo, so nekovinski vključki možni viri razpok.Njihov obstoj bo resno poškodoval kontinuiteto in kompaktnost mikrostrukture jekla ter močno zmanjšal medzrnsko trdnost jekla.Iz tega se sklepa, da je prisotnost sulfidov v "liniji duhov" notranje strukture jekla najverjetnejša lokacija za razpoke.Zato razpoke pri hladnem kovanju in razpoke pri gašenju s toplotno obdelavo na številnih mestih proizvodnje pritrdilnih elementov povzroča veliko število svetlo sivih vitkih sulfidov.Pojav takšnih slabih vezav uniči kontinuiteto kovinskih lastnosti in poveča tveganje toplotne obdelave."Niti duhov" ni mogoče odstraniti z normalizacijo itd., elemente nečistoč pa je treba strogo nadzorovati od procesa taljenja ali preden surovine vstopijo v tovarno.

Nekovinski vključki se glede na sestavo in deformabilnost delijo na aluminijev oksid (tip A), silikat (tip C) in sferični oksid (tip D).Njihov obstoj prekine kontinuiteto kovine in po luščenju nastanejo jamice ali razpoke.Med hladnim stiskanjem je zelo enostavno oblikovati vir razpok in povzročiti koncentracijo napetosti med toplotno obdelavo, kar povzroči razpoke pri gašenju.Zato je treba nekovinske vključke strogo nadzorovati.Trenutni standardi za jeklo GB/T700-2006 "Carbon Structural Steel" in GB/T699-2016 "High-quality Carbon Structural Steel" ne določajo jasnih zahtev za nekovinske vključke..Pri pomembnih delih grobe in fine črte A, B in C na splošno niso večje od 1,5, grobe in fine črte D in Ds pa največ 2.


Čas objave: 21. oktober 2021