Analise van die vorming en kraking van fosforsegregasie in koolstofstrukturele staal
Tans is die algemene spesifikasies van koolstofstrukturele staaldraadstawe en -stawe wat deur huishoudelike staalfabrieke verskaf word, φ5.5-φ45, en die meer volwasse reeks is φ6.5-φ30. Daar is baie kwaliteitsongelukke wat veroorsaak word deur fosforsegregasie in klein draadstaaf- en staafgrondstowwe. Kom ons praat oor die invloed van fosforsegregasie en die analise van die vorming van krake vir u verwysing.
Die byvoeging van fosfor aan yster kan die austenietfasegebied in die yster-koolstoffasediagram ooreenstemmend sluit. Daarom moet die afstand tussen die solidus en die liquidus vergroot word. Wanneer fosforbevattende staal van vloeistof na vaste stof afgekoel word, moet dit deur 'n wye temperatuurreeks beweeg. Die diffusiesnelheid van fosfor in staal is stadig. Op hierdie tydstip word gesmelte yster met 'n hoë fosforkonsentrasie (lae smeltpunt) die gapings tussen die eerste gestolde dendriete gevul, waardeur fosforsegregasie gevorm word.
In die koue gietproses of koue ekstrusieproses word gekraakte produkte dikwels gesien. Die metallografiese inspeksie en analise van die gekraakte produkte toon dat die ferriet en perliet in bande versprei is, en 'n strook wit yster kan duidelik in die matriks gesien word. In die ferriet is daar onderbroke bandvormige liggrys sulfied-insluitsels op hierdie bandvormige ferrietmatriks. Hierdie bandvormige struktuur wat veroorsaak word deur die segregasie van swaelfosfied word "spooklyn" genoem. Dit is omdat die fosforryke sone in die gebied met ernstige fosforsegregasie wit en helder voorkom. As gevolg van die hoë fosforinhoud van die wit en helder band, word die koolstofinhoud in die fosforverrykte wit en helder band verminder of is die koolstofinhoud baie klein. Op hierdie manier ontwikkel die kolomkristalle van die deurlopende gietplaat na die middelpunt tydens die deurlopende giet van die fosforverrykte band. Wanneer die billet gestol word, word austenietdendriete eers uit die gesmelte staal neergeslaan. Die fosfor en swael wat in hierdie dendriete voorkom, word verminder, maar die finale gestolde gesmelte staal is ryk aan fosfor- en swael-onreinheidselemente, wat tussen die dendriet-as stol. As gevolg van die hoë fosfor- en swaelinhoud sal swael sulfied vorm, en fosfor sal in die matriks oplos. Dit diffundeer nie maklik nie en het die effek dat koolstof vrygestel word. Koolstof kan nie gesmelt word nie, daarom het die vaste fosforoplossing (die kante van die ferrietwit band) 'n hoër koolstofinhoud. Die koolstofelement aan beide kante van die ferrietband, dit wil sê aan beide kante van die fosforverrykte area, vorm onderskeidelik 'n smal, onderbroke perlietband parallel met die ferrietwit band, en die aangrensende normale weefsel skei. Wanneer die staaf verhit en gedruk word, sal die skagte langs die rolverwerkingsrigting strek. Dit is juis omdat die ferrietband hoë fosfor bevat, dit wil sê, die ernstige fosforsegregasie lei tot die vorming van 'n ernstige breë en helder ferrietbandstruktuur, met duidelike yster. Daar is liggrys stroke sulfied in die breë en helder band van die elementliggaam. Hierdie fosforryke ferrietband met lang stroke sulfied is wat ons algemeen die "spooklyn"-organisasie noem (sien Figuur 1-2).
Figuur 1 Spookdraad in koolstofstaal SWRCH35K 200X
Figuur 2 Spookdraad in gewone koolstofstaal Q235 500X
Wanneer staal warmgewals word, solank daar fosforsegregasie in die staaf is, is dit onmoontlik om 'n eenvormige mikrostruktuur te verkry. Boonop word 'n "spookdraad"-struktuur gevorm as gevolg van ernstige fosforsegregasie, wat onvermydelik die meganiese eienskappe van die materiaal sal verminder.
Die segregasie van fosfor in koolstofstaal is algemeen, maar die graad is anders. Wanneer die fosfor erg gesegregeer word (die "spooklyn"-struktuur verskyn), sal dit uiters nadelige gevolge vir die staal hê. Dit is duidelik dat die ernstige segregasie van fosfor die oorsaak is van materiaalkrake tydens die koue loopproses. Omdat verskillende korrels in staal verskillende fosforinhoud het, het die materiaal verskillende sterkte en hardheid; aan die ander kant veroorsaak dit ook dat die materiaal interne spanning produseer, wat die materiaal geneig sal maak tot interne krake. In die materiaal met die "spookdraad"-struktuur is dit juis die vermindering van hardheid, sterkte, verlenging na breuk en vermindering van area, veral die vermindering van impaktaaiheid, wat sal lei tot die koue brosheid van die materiaal, dus het die fosforinhoud en die strukturele eienskappe van staal 'n baie noue verband.
Metallografiese opsporing In die "spooklyn"-weefsel in die middel van die gesigsveld is daar 'n groot aantal liggrys verlengde sulfiede. Die nie-metaalagtige insluitsels in strukturele staal bestaan hoofsaaklik in die vorm van oksiede en sulfiede. Volgens GB/T10561-2005 "Standaard Graderingskaart Mikroskopiese Inspeksiemetode vir die Inhoud van Nie-metaalagtige Insluitsels in Staal", word die Tipe B-insluitsels op hierdie tydstip gevulkaniseer. Die materiaalvlak bereik 2.5 en hoër. Soos ons almal weet, is nie-metaalagtige insluitsels potensiële bronne van krake. Hul bestaan sal die kontinuïteit en kompaktheid van die staalmikrostruktuur ernstig beskadig en die intergranulêre sterkte van staal aansienlik verminder. Hieruit word afgelei dat die teenwoordigheid van sulfiede in die "spooklyn" van die interne struktuur van die staal die mees waarskynlike plek vir krake is. Daarom word koue smee-krake en hittebehandeling-bluskrake in 'n groot aantal bevestigingsmiddels se produksieterreine veroorsaak deur 'n groot aantal liggrys, slanke sulfiede. Die voorkoms van sulke slegte weefsels vernietig die kontinuïteit van metaaleienskappe en verhoog die risiko van hittebehandeling. Die "spookdraad" kan nie verwyder word deur normalisering, ens. nie, en onsuiwerheidselemente moet streng beheer word vanaf die smeltproses of voordat die grondstowwe die fabriek binnegaan.
Nie-metaalagtige insluitsels word verdeel in alumina (tipe A) silikaat (tipe C) en sferiese oksied (tipe D) volgens hul samestelling en vervormbaarheid. Hul teenwoordigheid sny die kontinuïteit van die metaal af, en putte of krake word gevorm na afskilfering. Dit is baie maklik om 'n bron van krake te vorm tydens koue ontwrigting en spanningskonsentrasie tydens hittebehandeling te veroorsaak, wat lei tot bluskrake. Daarom moet nie-metaalagtige insluitsels streng beheer word. Die huidige staal GB/T700-2006 "Koolstofstruktuurstaal" en GB/T699-2016 "Hoëgehalte-koolstofstruktuurstaal" standaarde stel nie duidelike vereistes vir nie-metaalagtige insluitsels nie. Vir belangrike onderdele is die growwe en fyn lyne van A, B en C oor die algemeen nie meer as 1.5 nie, en die growwe en fyn lyne van D en D is nie meer as 2 nie.
Plasingstyd: 21 Okt-2021
