Ανάλυση Σχηματισμού και Ρωγμάτωσης του Διαχωρισμού Φωσφόρου σε Χάλυβα από Άνθρακα
Προς το παρόν, οι συνήθεις προδιαγραφές των ράβδων και των ράβδων συρμάτων από δομικό χάλυβα άνθρακα που παρέχονται από τα εγχώρια χαλυβουργεία είναι φ5,5-φ45 και το πιο ώριμο εύρος είναι φ6,5-φ30. Υπάρχουν πολλά ατυχήματα ποιότητας που προκαλούνται από τον διαχωρισμό φωσφόρου σε μικρές πρώτες ύλες χονδροσύρματος και ράβδων. Ας μιλήσουμε για την επίδραση του διαχωρισμού φωσφόρου και την ανάλυση του σχηματισμού ρωγμών για την αναφορά σας.
Η προσθήκη φωσφόρου στον σίδηρο μπορεί αντίστοιχα να κλείσει την περιοχή φάσης ωστενίτη στο διάγραμμα φάσης σιδήρου-άνθρακα. Επομένως, η απόσταση μεταξύ του στερεού και του υγρού πρέπει να αυξηθεί. Όταν ο χάλυβας που περιέχει φώσφορο ψύχεται από υγρό σε στερεό, πρέπει να περάσει από ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών. Ο ρυθμός διάχυσης του φωσφόρου στον χάλυβα είναι αργός. Αυτή τη στιγμή, ο τηγμένος σίδηρος με υψηλή συγκέντρωση φωσφόρου (χαμηλό σημείο τήξης) γεμίζει τα κενά μεταξύ των πρώτων στερεοποιημένων δενδριτών, σχηματίζοντας έτσι διαχωρισμό φωσφόρου.
Κατά τη διαδικασία ψυχρής κεφαλής ή ψυχρής εξώθησης, συχνά παρατηρούνται ραγισμένα προϊόντα. Η μεταλλογραφική επιθεώρηση και ανάλυση των ραγισμένων προϊόντων δείχνει ότι ο φερρίτης και ο περλίτης κατανέμονται σε ζώνες και μια λωρίδα λευκού σιδήρου μπορεί να φανεί καθαρά στη μήτρα. Στον φερρίτη, υπάρχουν διαλείπουσες χρωματικές συστάδες ανοιχτού γκρι θείου σε σχήμα ζώνης σε αυτήν τη χρωματική μήτρα φερρίτη. Αυτή η χρωματική δομή που προκαλείται από τον διαχωρισμό του φωσφοριούχου θείου ονομάζεται "γραμμή-φάντασμα". Αυτό συμβαίνει επειδή η πλούσια σε φώσφορο ζώνη στην περιοχή με σοβαρό διαχωρισμό φωσφόρου εμφανίζεται λευκή και φωτεινή. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο της λευκής και φωτεινής ζώνης, η περιεκτικότητα σε άνθρακα στην εμπλουτισμένη με φώσφορο λευκή και φωτεινή ζώνη μειώνεται ή η περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι πολύ μικρή. Με αυτόν τον τρόπο, οι στηλικοί κρύσταλλοι της πλάκας συνεχούς χύτευσης αναπτύσσονται προς το κέντρο κατά τη διάρκεια της συνεχούς χύτευσης της εμπλουτισμένης με φώσφορο ζώνης. Όταν η μπιγέτα στερεοποιείται, οι δενδρίτες ωστενίτη καθιζάνουν πρώτα από τον τετηγμένο χάλυβα. Ο φώσφορος και το θείο που περιέχονται σε αυτούς τους δενδρίτες είναι μειωμένα, αλλά ο τελικός στερεοποιημένος τηγμένος χάλυβας είναι πλούσιος σε στοιχεία φωσφόρου και προσμίξεων θείου, τα οποία στερεοποιούνται μεταξύ του άξονα των δενδριτών, λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε φώσφορο και θείο, το θείο θα σχηματίσει σουλφίδιο και ο φώσφορος θα διαλυθεί στη μήτρα. Δεν είναι εύκολο να διαχυθεί και έχει ως αποτέλεσμα την αποβολή άνθρακα. Ο άνθρακας δεν μπορεί να λιώσει μέσα, επομένως γύρω από το στερεό διάλυμα φωσφόρου (οι πλευρές της λευκής ζώνης φερρίτη) έχουν υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα. Το στοιχείο άνθρακα και στις δύο πλευρές της ζώνης φερρίτη, δηλαδή και στις δύο πλευρές της περιοχής εμπλουτισμένης με φώσφορο, σχηματίζει αντίστοιχα μια στενή, διαλείπουσα ζώνη περλίτη παράλληλη με τη λευκή ζώνη φερρίτη και τον παρακείμενο κανονικό ιστό. Όταν η μπιγέτα θερμαίνεται και πιέζεται, οι άξονες θα εκτείνονται κατά μήκος της κατεύθυνσης επεξεργασίας κύλισης. Ακριβώς επειδή η ζώνη φερρίτη περιέχει υψηλό φώσφορο, δηλαδή, ο σοβαρός διαχωρισμός φωσφόρου οδηγεί στο σχηματισμό μιας σοβαρής ευρείας και φωτεινής δομής ζώνης φερρίτη, με εμφανή σίδηρο. Υπάρχουν ανοιχτόχρωμες γκρι λωρίδες σουλφιδίου στην ευρεία και φωτεινή ζώνη του σώματος του στοιχείου. Αυτή η πλούσια σε φώσφορο ζώνη φερρίτη με μακριές λωρίδες σουλφιδίου είναι αυτό που συνήθως ονομάζουμε οργάνωση "γραμμής-φαντάσματος" (βλ. Σχήμα 1-2).

Σχήμα 1 Σύρμα-φάντασμα από ανθρακούχο χάλυβα SWRCH35K 200X

Σχήμα 2 Σύρμα-φάντασμα από απλό ανθρακούχο χάλυβα Q235 500X
Όταν ο χάλυβας έλασης θερμής έλασης, εφόσον υπάρχει διαχωρισμός φωσφόρου στο τεμάχιο, είναι αδύνατο να επιτευχθεί ομοιόμορφη μικροδομή. Επιπλέον, λόγω του σοβαρού διαχωρισμού φωσφόρου, έχει σχηματιστεί μια δομή "σύρματος-φαντάσματος", η οποία αναπόφευκτα θα μειώσει τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού.
Ο διαχωρισμός του φωσφόρου στον ανθρακούχο χάλυβα είναι συνηθισμένος, αλλά ο βαθμός είναι διαφορετικός. Όταν ο φώσφορος είναι σοβαρά διαχωρισμένος (εμφανίζεται η δομή "γραμμής-φάντασμα"), θα έχει εξαιρετικά αρνητικές επιπτώσεις στον χάλυβα. Προφανώς, ο σοβαρός διαχωρισμός του φωσφόρου είναι η αιτία της ρωγμάτωσης του υλικού κατά τη διαδικασία ψυχρής επικεφαλίδας. Επειδή διαφορετικοί κόκκοι στον χάλυβα έχουν διαφορετική περιεκτικότητα σε φώσφορο, το υλικό έχει διαφορετική αντοχή και σκληρότητα. Από την άλλη πλευρά, προκαλεί επίσης εσωτερική τάση στο υλικό, γεγονός που το κάνει επιρρεπές σε εσωτερικές ρωγμές. Στο υλικό με δομή "σύρματος-φάντασμα", η μείωση της σκληρότητας, της αντοχής, της επιμήκυνσης μετά τη θραύση και της επιφάνειας, ειδικά η μείωση της αντοχής σε κρούση, θα οδηγήσει στην ψυχρή ευθραυστότητα του υλικού, επομένως η περιεκτικότητα σε φώσφορο και οι δομικές ιδιότητες του χάλυβα έχουν πολύ στενή σχέση.
Μεταλλογραφική ανίχνευση Στον ιστό "γραμμή-φάντασμα" στο κέντρο του οπτικού πεδίου, υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός ανοιχτόχρωμων γκρι επιμήκων σουλφιδίων. Τα μη μεταλλικά εγκλείσματα στον δομικό χάλυβα υπάρχουν κυρίως με τη μορφή οξειδίων και σουλφιδίων. Σύμφωνα με το GB/T10561-2005 "Πρότυπο Διάγραμμα Ταξινόμησης Μικροσκοπική Μέθοδος Επιθεώρησης για το Περιεχόμενο Μη Μεταλλικών Εγκλεισμάτων στον Χάλυβα", τα εγκλείσματα Τύπου Β είναι βουλκανισμένα σε αυτό το σημείο. Το επίπεδο υλικού φτάνει το 2,5 και άνω. Όπως όλοι γνωρίζουμε, τα μη μεταλλικά εγκλείσματα είναι πιθανές πηγές ρωγμών. Η ύπαρξή τους θα βλάψει σοβαρά τη συνέχεια και τη συμπαγή δομή της μικροδομής του χάλυβα και θα μειώσει σημαντικά την ενδοκοκκώδη αντοχή του χάλυβα. Από αυτό συνάγεται ότι η παρουσία σουλφιδίων στη "γραμμή-φάντασμα" της εσωτερικής δομής του χάλυβα είναι η πιο πιθανή θέση για ρωγμές. Επομένως, οι ρωγμές ψυχρής σφυρηλάτησης και οι ρωγμές απόσβεσης θερμικής επεξεργασίας σε μεγάλο αριθμό μονάδων παραγωγής συνδετήρων προκαλούνται από μεγάλο αριθμό ανοιχτόχρωμων γκρι λεπτών σουλφιδίων. Η εμφάνιση τέτοιων κακών υφασμάτων καταστρέφει τη συνέχεια των ιδιοτήτων του μετάλλου και αυξάνει τον κίνδυνο θερμικής επεξεργασίας. Το "νήμα-φάντασμα" δεν μπορεί να αφαιρεθεί με ομαλοποίηση κ.λπ., και τα στοιχεία προσμίξεων θα πρέπει να ελέγχονται αυστηρά από τη διαδικασία τήξης ή πριν από την είσοδο των πρώτων υλών στο εργοστάσιο.
Τα μη μεταλλικά εγκλείσματα διαιρούνται σε πυριτικό άλας αλουμίνας (τύπου Α) (τύπου C) και σφαιρικό οξείδιο (τύπου D) ανάλογα με τη σύνθεση και την παραμορφωσιμότητά τους. Η ύπαρξή τους διακόπτει τη συνέχεια του μετάλλου και σχηματίζονται κοιλότητες ή ρωγμές μετά το ξεφλούδισμα. Είναι πολύ εύκολο να σχηματιστεί μια πηγή ρωγμών κατά την ψυχρή ανατροπή και να προκληθεί συγκέντρωση τάσης κατά τη θερμική επεξεργασία, με αποτέλεσμα την απόσβεση ρωγμών. Επομένως, τα μη μεταλλικά εγκλείσματα πρέπει να ελέγχονται αυστηρά. Τα ισχύοντα πρότυπα χάλυβα GB/T700-2006 "Δομικός χάλυβας άνθρακα" και GB/T699-2016 "Δομικός χάλυβας άνθρακα υψηλής ποιότητας" δεν καθορίζουν σαφείς απαιτήσεις για μη μεταλλικά εγκλείσματα. Για σημαντικά μέρη, οι χονδροειδείς και λεπτές γραμμές των A, B και C γενικά δεν υπερβαίνουν το 1,5 και οι χονδροειδείς και λεπτές γραμμές D και D δεν υπερβαίνουν το 2.
Ώρα δημοσίευσης: 21 Οκτωβρίου 2021





