कार्बन संरचनात्मक इस्पात में फास्फोरस पृथक्करण के निर्माण और दरार पड़ने का विश्लेषण

जब स्टील को हॉट रोलिंग प्रक्रिया से गुजारा जाता है, तो बिलेट में फॉस्फोरस का पृथक्करण होने तक एकसमान सूक्ष्म संरचना प्राप्त करना असंभव होता है। इसके अलावा, फॉस्फोरस के अत्यधिक पृथक्करण के कारण "घोस्ट वायर" जैसी संरचना बन जाती है, जिससे सामग्री के यांत्रिक गुणों में अनिवार्य रूप से कमी आ जाती है।

कार्बन स्टील में फॉस्फोरस का पृथक्करण आम बात है, लेकिन इसकी मात्रा अलग-अलग हो सकती है। जब फॉस्फोरस का पृथक्करण बहुत अधिक हो जाता है ("घोस्ट लाइन" संरचना दिखाई देती है), तो इससे स्टील पर बेहद प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है। स्पष्ट है कि फॉस्फोरस का अत्यधिक पृथक्करण ही कोल्ड हेडिंग प्रक्रिया के दौरान सामग्री में दरार पड़ने का मुख्य कारण है। स्टील के विभिन्न कणों में फॉस्फोरस की मात्रा अलग-अलग होने के कारण, सामग्री की मजबूती और कठोरता भी भिन्न होती है; दूसरी ओर, यह सामग्री में आंतरिक तनाव भी पैदा करता है, जिससे सामग्री में आंतरिक दरार पड़ने की संभावना बढ़ जाती है। "घोस्ट वायर" संरचना वाली सामग्री में, कठोरता, मजबूती, फ्रैक्चर के बाद बढ़ाव और क्षेत्रफल में कमी, विशेष रूप से प्रभाव कठोरता में कमी, सामग्री की कोल्ड ब्रिटलनेस का कारण बनती है, इसलिए फॉस्फोरस की मात्रा और स्टील के संरचनात्मक गुणों के बीच गहरा संबंध है।

धातुवैज्ञानिक जांच से पता चला है कि दृश्य क्षेत्र के केंद्र में स्थित "भूत रेखा" ऊतक में बड़ी संख्या में हल्के भूरे रंग के लंबे सल्फाइड मौजूद हैं। संरचनात्मक इस्पात में अधात्विक अशुद्धियाँ मुख्य रूप से ऑक्साइड और सल्फाइड के रूप में पाई जाती हैं। जीबी/टी10561-2005 "इस्पात में अधात्विक अशुद्धियों की मात्रा के लिए मानक ग्रेडिंग चार्ट सूक्ष्मदर्शी निरीक्षण विधि" के अनुसार, इस समय वल्कनीकरण के दौरान टाइप बी अशुद्धियों का स्तर 2.5 या उससे अधिक होता है। जैसा कि हम सभी जानते हैं, अधात्विक अशुद्धियाँ दरारों का संभावित स्रोत होती हैं। इनकी उपस्थिति इस्पात की सूक्ष्म संरचना की निरंतरता और सघनता को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचाती है और इस्पात की अंतरकणीय शक्ति को काफी कम कर देती है। इससे यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि इस्पात की आंतरिक संरचना की "भूत रेखा" में सल्फाइड की उपस्थिति दरार पड़ने का सबसे संभावित स्थान है। इसलिए, बड़ी संख्या में फास्टनर उत्पादन स्थलों पर कोल्ड फोर्जिंग और हीट ट्रीटमेंट क्वेंचिंग के दौरान उत्पन्न होने वाली दरारें, बड़ी मात्रा में हल्के भूरे रंग के पतले सल्फाइड कणों के कारण होती हैं। इस प्रकार की खराब दरारें धातु के गुणों की निरंतरता को नष्ट कर देती हैं और हीट ट्रीटमेंट के जोखिम को बढ़ा देती हैं। इन "अदृश्य धागों" को सामान्यीकरण आदि द्वारा हटाया नहीं जा सकता है, और अशुद्धियों को गलाने की प्रक्रिया से ही या कच्चे माल के कारखाने में प्रवेश करने से पहले सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

अधात्विक अशुद्धियों को उनकी संरचना और विरूपणशीलता के आधार पर एल्यूमिना (प्रकार A), सिलिकेट (प्रकार C) और गोलाकार ऑक्साइड (प्रकार D) में विभाजित किया जाता है। इनकी उपस्थिति धातु की निरंतरता को बाधित करती है, और छीलने के बाद गड्ढे या दरारें बन जाती हैं। कोल्ड अपसेटिंग के दौरान दरारों का स्रोत बनना बहुत आसान होता है और ताप उपचार के दौरान तनाव संकेंद्रण होता है, जिसके परिणामस्वरूप शमन दरारें उत्पन्न होती हैं। इसलिए, अधात्विक अशुद्धियों को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। वर्तमान इस्पात मानक GB/T700-2006 "कार्बन संरचनात्मक इस्पात" और GB/T699-2016 "उच्च गुणवत्ता वाला कार्बन संरचनात्मक इस्पात" अधात्विक अशुद्धियों के लिए स्पष्ट आवश्यकताएं निर्धारित नहीं करते हैं। महत्वपूर्ण भागों के लिए, A, B और C की मोटी और महीन रेखाएं आमतौर पर 1.5 से अधिक नहीं होती हैं, और D और D की मोटी और महीन रेखाएं 2 से अधिक नहीं होती हैं।