Аналіз утварэння і расколіны пры сегрэгацыі фосфару ў вугляродзістай канструкцыйнай сталі
У цяперашні час агульныя характарыстыкі стрыжняў і пруткоў з вугляродзістай канструкцыйнай сталі, якія пастаўляюцца айчыннымі сталеліцейнымі заводамі, складаюць φ5,5-φ45, а больш дарослы дыяпазон - φ6,5-φ30. Існуе шмат няшчасных выпадкаў з-за сегрэгацыі фосфару ў сыравіне для стрыжняў і пруткоў дробнага памеру. Давайце пагаворым аб уплыве сегрэгацыі фосфару і аналізе ўтварэння расколін для вашай даведкі.
Даданне фосфару да жалеза можа адпаведна закрыць вобласць аўстэнітнай фазы на фазавай дыяграме жалеза-вуглярод. Такім чынам, адлегласць паміж солідусам і ліквідусам павінна быць павялічана. Пры астуджэнні фосфарзмяшчальнай сталі з вадкага стану ў цвёрды яна павінна праходзіць праз шырокі дыяпазон тэмператур. Хуткасць дыфузіі фосфару ў сталі павольная. У гэты час расплаўленае жалеза з высокай канцэнтрацыяй фосфару (нізкая тэмпература плаўлення) запаўняе прамежкі паміж першымі зацвярдзелымі дендрытамі, тым самым утвараючы сегрэгацыю фосфару.
У працэсе халоднай высадкі або халоднай экструзіі часта назіраюцца расколіны ў прадуктах. Металаграфічны кантроль і аналіз расколін у прадуктах паказвае, што ферыт і перліт размеркаваны палосамі, і ў матрыцы выразна бачная паласа белага жалеза. У ферыце ёсць перыядычныя палосчастыя светла-шэрыя сульфідныя ўключэнні на гэтай палосчастай ферытавай матрыцы. Гэтая палосчастая структура, выкліканая сегрэгацыяй фасфіду серы, называецца "лініяй прывіда". Гэта адбываецца таму, што зона, багатая фосфарам, у вобласці з моцнай сегрэгацыяй фосфару выглядае белай і светлай. З-за высокага ўтрымання фосфару ў белай і светлай паласе ўтрыманне вугляроду ў гэтай белай і светлай паласе зніжаецца або ўтрыманне вугляроду вельмі малое. Такім чынам, слупчастыя крышталі бесперапынна літой заготовкі развіваюцца да цэнтра падчас бесперапыннага ліцця палосы, узбагачанай фосфарам. . Калі загатоўка зацвярдзее, з расплаўленай сталі спачатку вылучаюцца аўстэнітныя дендрыты. Фосфар і сера, якія змяшчаюцца ў гэтых дендрытах, аднаўляюцца, але канчатковая зацвярдзелая расплаўленая сталь багатая на прымешкі фосфару і серы, якія зацвярдзеюць паміж воссю дендрытаў. З-за высокага ўтрымання фосфару і серы сера ўтварае сульфід, і фосфар раствараецца ў матрыцы. Ён не лёгка дыфузуе і мае эфект выдзялення вугляроду. Вуглярод не можа расплавіцца, таму вакол цвёрдага раствора фосфару (бакі ферытавай белай паласы) утрымліваецца больш высокае ўтрыманне вугляроду. Вугляродныя элементы па абодва бакі ферытавай паласы, гэта значыць па абодва бакі ўзбагачанай фосфарам зоны, адпаведна ўтвараюць вузкую, перарывістую перлітную паласу, паралельную ферытавай белай паласе, і прылеглая нармальная тканіна аддзяляецца. Пры награванні і прэсаванні загатоўкі валы будуць выцягвацца ўздоўж кірунку пракаткі. Менавіта таму, што ферытовая паласа змяшчае шмат фосфару, гэта значыць значная сегрэгацыя фосфару прыводзіць да ўтварэння значнай шырокай і яркай ферытавай паласы з відавочным жалезам. У шырокай і яркай паласе цела элемента ёсць светла-шэрыя палоскі сульфіду. Гэтая багатая фосфарам ферытная паласа з доўгімі палоскамі сульфіду — гэта тое, што мы звычайна называем арганізацыяй «лініі-прывіда» (гл. малюнак 1-2).
Малюнак 1. Дрот-прывід з вугляродзістай сталі SWRCH35K 200X
Малюнак 2. Дрот-прывід з простай вугляродзістай сталі Q235 500X
Пры гарачай пракатцы сталі, пакуль у загатоўцы прысутнічае сегрэгацыя фосфару, немагчыма атрымаць аднастайную мікраструктуру. Больш за тое, з-за моцнай сегрэгацыі фосфару ўтвараецца структура "прывіднага дроту", што непазбежна зніжае механічныя ўласцівасці матэрыялу.
Фосфарная сегрэгацыя ў вугляродзістай сталі з'яўляецца распаўсюджанай з'явай, але ступень яе адрозніваецца. Калі фосфар моцна вылучаецца (з'яўляецца структура "прывіднай лініі"), гэта мае вельмі негатыўныя наступствы для сталі. Відавочна, што моцная сегрэгацыя фосфару з'яўляецца прычынай расколін матэрыялу падчас халоднай высадкі. Паколькі розныя зярняты сталі маюць рознае ўтрыманне фосфару, матэрыял мае розную трываласць і цвёрдасць; з іншага боку, гэта таксама прыводзіць да ўзнікнення ўнутраных напружанняў у матэрыяле, што спрыяе ўтварэнню ўнутраных расколін. У матэрыяле са структурай "прывіднай дроту" менавіта зніжэнне цвёрдасці, трываласці, адноснага падаўжэння пры разрыве і памяншэнне плошчы разрыву, асабліва зніжэнне ўдарнай вязкасці, прыводзіць да халоднай далікатнасці матэрыялу, таму ўтрыманне фосфару і структурныя ўласцівасці сталі вельмі цесна звязаны.
Металаграфічнае выяўленне. У «лініі прывіда» ў цэнтры поля зроку знаходзіцца вялікая колькасць светла-шэрых выцягнутых сульфідаў. Неметалічныя ўключэнні ў канструкцыйнай сталі ў асноўным існуюць у выглядзе аксідаў і сульфідаў. Згодна з GB/T10561-2005 «Стандартны метад мікраскапічнага кантролю ўтрымання неметалічных уключэнняў у сталі», уключэнні тыпу B вулканізуюцца ў гэты час. Узровень матэрыялу дасягае 2,5 і вышэй. Як вядома, неметалічныя ўключэнні з'яўляюцца патэнцыйнымі крыніцамі расколін. Іх прысутнасць сур'ёзна парушае бесперапыннасць і шчыльнасць мікраструктуры сталі і значна зніжае міжкрышталітную трываласць сталі. З гэтага вынікае, што прысутнасць сульфідаў у «лініі прывіда» ўнутранай структуры сталі з'яўляецца найбольш верагодным месцам расколін. Такім чынам, расколіны пры халоднай коўцы і тэрмічнай апрацоўцы ў вялікай колькасці вытворчых участкаў крапежных вырабаў выклікаюцца вялікай колькасцю светла-шэрых тонкіх сульфідаў. З'яўленне такіх дрэнных перапляценняў парушае бесперапыннасць уласцівасцей металу і павялічвае рызыку тэрмічнай апрацоўкі. «Прывідную нітку» нельга выдаліць нармалізацыяй і г.д., а прымешкі павінны строга кантралявацца з працэсу плаўлення або да таго, як сыравіна паступіць на завод.
Неметалічныя ўключэнні падзяляюцца на аксід алюмінію (тып А), сілікатныя (тып С) і сферычныя аксідныя (тып D) у залежнасці ад іх складу і дэфармацыйнасці. Іх наяўнасць парушае суцэльнасць металу, і пасля адслойвання ўтвараюцца ямкі або расколіны. Пры халоднай асадцы вельмі лёгка ўтварыць крыніцу расколін і выклікаць канцэнтрацыю напружанняў падчас тэрмічнай апрацоўкі, што прыводзіць да расколін ад загартоўкі. Таму неметалічныя ўключэнні павінны строга кантралявацца. Дзеючыя стандарты на сталь GB/T700-2006 "Вугляродзістая канструкцыйная сталь" і GB/T699-2016 "Высокаякасная вугляродзістая канструкцыйная сталь" не ўстанаўліваюць выразных патрабаванняў да неметалічных уключэнняў. Для важных дэталяў грубыя і тонкія лініі A, B і C звычайна не перавышаюць 1,5, а грубыя і тонкія лініі D і D не перавышаюць 2.
Час публікацыі: 21 кастрычніка 2021 г.
