Analisis Pembentukan dan Retak Segregasi Fosfor pada Baja Struktural Karbon
Saat ini, spesifikasi umum batang dan batang kawat baja struktural karbon yang disediakan oleh pabrik baja domestik adalah φ5,5-φ45, dan kisaran yang lebih matang adalah φ6,5-φ30. Ada banyak kecelakaan kualitas yang disebabkan oleh segregasi fosfor dalam bahan baku batang dan batang kawat berukuran kecil. Mari kita bahas tentang pengaruh segregasi fosfor dan analisis pembentukan retakan untuk referensi Anda.
Penambahan fosfor ke besi dapat menutup daerah fase austenit dalam diagram fase besi-karbon. Oleh karena itu, jarak antara solidus dan liquidus harus diperbesar. Ketika baja yang mengandung fosfor didinginkan dari cair ke padat, baja tersebut harus melewati rentang suhu yang lebar. Laju difusi fosfor dalam baja lambat. Pada saat ini, besi cair dengan konsentrasi fosfor tinggi (titik leleh rendah) diisi di celah-celah antara dendrit padat pertama, sehingga membentuk segregasi fosfor.
Dalam proses cold heading atau cold extrusion, produk yang retak sering terlihat. Pemeriksaan dan analisis metalografi terhadap produk yang retak menunjukkan bahwa ferit dan perlit terdistribusi dalam bentuk pita, dan sepotong besi putih dapat terlihat jelas dalam matriks. Dalam ferit, terdapat inklusi sulfida abu-abu muda berbentuk pita yang terputus-putus pada matriks ferit berbentuk pita ini. Struktur berbentuk pita yang disebabkan oleh segregasi sulfur fosfida ini disebut "garis hantu". Hal ini karena zona kaya fosfor di area dengan segregasi fosfor yang parah tampak putih dan cerah. Karena kandungan fosfor yang tinggi pada sabuk putih dan cerah, kandungan karbon pada sabuk putih dan cerah yang diperkaya fosfor berkurang atau kandungan karbonnya sangat kecil. Dengan cara ini, kristal kolom dari pelat pengecoran kontinu berkembang ke arah tengah selama pengecoran kontinu sabuk yang diperkaya fosfor. . Ketika billet dipadatkan, dendrit austenit pertama kali diendapkan dari baja cair. Fosfor dan sulfur yang terkandung dalam dendrit ini berkurang, tetapi baja cair padat akhir kaya akan unsur pengotor fosfor dan sulfur, yang memadat di antara sumbu dendrit, karena kandungan fosfor dan sulfur yang tinggi, sulfur akan membentuk sulfida, dan fosfor akan terlarut dalam matriks. Tidak mudah berdifusi dan memiliki efek mengeluarkan karbon. Karbon tidak dapat dicairkan, jadi di sekitar larutan padat fosfor (sisi pita putih ferit) memiliki kandungan karbon yang lebih tinggi. Elemen karbon di kedua sisi sabuk ferit, yaitu, di kedua sisi area yang diperkaya fosfor, masing-masing membentuk sabuk perlit sempit dan terputus-putus yang sejajar dengan sabuk putih ferit, dan jaringan normal yang berdekatan Terpisah. Ketika billet dipanaskan dan ditekan, poros akan memanjang sepanjang arah pemrosesan penggulungan. Justru karena pita ferit mengandung fosfor yang tinggi, yaitu, segregasi fosfor yang serius mengarah pada pembentukan struktur pita ferit yang lebar dan cerah, dengan besi yang jelas Ada strip sulfida abu-abu muda di pita lebar dan cerah dari badan elemen. Pita ferit kaya fosfor dengan potongan-potongan panjang sulfida inilah yang biasa kita sebut organisasi "garis hantu" (lihat Gambar 1-2).
Gambar 1 Kawat hantu dalam baja karbon SWRCH35K 200X
Gambar 2 Kawat hantu dalam baja karbon polos Q235 500X
Ketika baja digulung panas, selama terdapat segregasi fosfor dalam billet, mustahil untuk memperoleh struktur mikro yang seragam. Selain itu, karena segregasi fosfor yang parah, struktur "kawat hantu" telah terbentuk, yang mau tidak mau akan mengurangi sifat mekanis material.
Pemisahan fosfor dalam baja karbon adalah hal yang umum, tetapi tingkatnya berbeda. Ketika fosfor dipisahkan secara parah (struktur "garis hantu" muncul), itu akan membawa efek yang sangat buruk pada baja. Jelas, pemisahan fosfor yang parah adalah penyebab retak material selama proses cold heading. Karena butiran yang berbeda dalam baja memiliki kandungan fosfor yang berbeda, material memiliki kekuatan dan kekerasan yang berbeda; di sisi lain, itu juga membuat material menghasilkan tegangan internal, itu akan mendorong material menjadi rentan terhadap retak internal. Pada material dengan struktur "kawat hantu", justru pengurangan kekerasan, kekuatan, perpanjangan setelah fraktur dan pengurangan luas, terutama pengurangan ketangguhan benturan, yang akan menyebabkan kerapuhan dingin material, sehingga kandungan fosfor dan sifat struktural baja memiliki hubungan yang sangat erat.
Deteksi metalografi Pada jaringan "garis hantu" di bagian tengah bidang pandang, terdapat sejumlah besar sulfida memanjang berwarna abu-abu muda. Inklusi non-logam dalam baja struktural sebagian besar terdapat dalam bentuk oksida dan sulfida. Menurut GB/T10561-2005 "Metode Pemeriksaan Mikroskopis Bagan Penilaian Standar untuk Kandungan Inklusi Non-logam dalam Baja", inklusi Tipe B divulkanisasi saat ini. Tingkat material mencapai 2,5 ke atas. Seperti yang kita ketahui, inklusi non-logam merupakan sumber potensial retakan. Keberadaannya akan sangat merusak kontinuitas dan kekompakan struktur mikro baja, dan sangat mengurangi kekuatan intergranular baja. Dari sini dapat disimpulkan bahwa keberadaan sulfida dalam "garis hantu" struktur internal baja merupakan lokasi yang paling mungkin untuk terjadinya retakan. Oleh karena itu, retakan tempa dingin dan retakan pendinginan perlakuan panas di sejumlah besar lokasi produksi pengikat disebabkan oleh sejumlah besar sulfida ramping berwarna abu-abu muda. Munculnya anyaman yang buruk tersebut merusak kontinuitas sifat logam dan meningkatkan risiko perlakuan panas. "Benang hantu" tidak dapat dihilangkan dengan normalisasi, dll., dan elemen pengotor harus dikontrol secara ketat sejak proses peleburan atau sebelum bahan baku memasuki pabrik.
Inklusi non-logam dibagi menjadi alumina (tipe A), silikat (tipe C), dan oksida bulat (tipe D) menurut komposisi dan kemampuan deformasinya. Keberadaannya memutus kontinuitas logam, dan lubang atau retakan terbentuk setelah pengelupasan. Sangat mudah untuk membentuk sumber retakan selama pengerasan dingin dan menyebabkan konsentrasi tegangan selama perlakuan panas, yang mengakibatkan retak pendinginan. Oleh karena itu, inklusi non-logam harus dikontrol secara ketat. Standar baja GB/T700-2006 "Baja Struktural Karbon" dan GB/T699-2016 "Baja Struktural Karbon Berkualitas Tinggi" saat ini tidak membuat persyaratan yang jelas untuk inklusi non-logam. Untuk bagian-bagian penting, garis kasar dan halus A, B, dan C umumnya tidak lebih dari 1,5, dan garis kasar dan halus D dan D tidak lebih dari 2.
Waktu posting: 21-Okt-2021
