ნახშირბადოვანი სტრუქტურული ფოლადში ფოსფორის სეგრეგაციის ფორმირებისა და ბზარების ანალიზი
ამჟამად, შიდა ფოლადის ქარხნების მიერ მოწოდებული ნახშირბადოვანი კონსტრუქციული ფოლადის მავთულის ღეროებისა და ზოლების საერთო სპეციფიკაციებია φ5.5-φ45, ხოლო უფრო მოწიფული დიაპაზონი არის φ6.5-φ30. მცირე ზომის მავთულის ღეროებისა და ზოლების ნედლეულში ფოსფორის სეგრეგაციას მრავალი ხარისხის ავარია იწვევს. მოდით ვისაუბროთ ფოსფორის სეგრეგაციის გავლენასა და ბზარების წარმოქმნის ანალიზზე თქვენი მითითებისთვის.
რკინაში ფოსფორის დამატებამ შესაბამისად შეიძლება დახუროს აუსტენიტის ფაზის რეგიონი რკინა-ნახშირბადის ფაზის დიაგრამაზე. ამიტომ, მყარი და თხევადი ნივთიერებების შორის მანძილი უნდა გაიზარდოს. როდესაც ფოსფორშემცველი ფოლადი თხევადი მდგომარეობიდან მყარ მდგომარეობაში გაცივდება, მას ფართო ტემპერატურული დიაპაზონი უნდა გაიაროს. ფოლადში ფოსფორის დიფუზიის სიჩქარე ნელია. ამ დროს, მაღალი ფოსფორის კონცენტრაციით (დაბალი დნობის წერტილით) გამდნარი რკინა ივსება პირველ გამყარებულ დენდრიტებს შორის არსებულ ხარვეზებში, რითაც წარმოიქმნება ფოსფორის სეგრეგაცია.
ცივი დამუშავების ან ცივი ექსტრუზიის პროცესში ხშირად შეინიშნება დაბზარული პროდუქტები. დაბზარული პროდუქტების მეტალოგრაფიული დათვალიერება და ანალიზი აჩვენებს, რომ ფერიტი და პერლიტი განაწილებულია ზოლებად და მატრიცაში აშკარად ჩანს თეთრი რკინის ზოლი. ფერიტში, ამ ზოლის ფორმის ფერიტის მატრიცაზე არის წყვეტილი ზოლის ფორმის ღია ნაცრისფერი სულფიდური ჩანართები. გოგირდის ფოსფიდის სეგრეგაციით გამოწვეულ ამ ზოლის ფორმის სტრუქტურას „მოჩვენების ხაზი“ ეწოდება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ფოსფორით მდიდარი ზონა იმ ტერიტორიაზე, სადაც ფოსფორის ძლიერი სეგრეგაციაა, თეთრი და კაშკაშა ჩანს. თეთრი და კაშკაშა სარტყლის მაღალი ფოსფორის შემცველობის გამო, ფოსფორით გამდიდრებულ თეთრ და კაშკაშა სარტყელში ნახშირბადის შემცველობა შემცირებულია ან ნახშირბადის შემცველობა ძალიან მცირეა. ამ გზით, ფოსფორით გამდიდრებული სარტყლის უწყვეტი ჩამოსხმის დროს უწყვეტი ჩამოსხმის ფილის სვეტისებრი კრისტალები ცენტრისკენ ვითარდება. როდესაც ნატეხი გამაგრდება, ავსტენიტის დენდრიტები ჯერ გამდნარი ფოლადისგან ილექება. ამ დენდრიტებში შემავალი ფოსფორი და გოგირდი შემცირებულია, მაგრამ საბოლოოდ გამყარებული გამდნარი ფოლადი მდიდარია ფოსფორით და გოგირდის მინარევის ელემენტებით, რომლებიც მყარდება დენდრიტის ღერძს შორის. ფოსფორისა და გოგირდის მაღალი შემცველობის გამო, გოგირდი წარმოქმნის სულფიდს, ხოლო ფოსფორი იხსნება მატრიცაში. მისი დიფუზია ადვილი არ არის და ნახშირბადის გამოყოფის ეფექტი აქვს. ნახშირბადი არ დნება, ამიტომ ფოსფორის მყარი ხსნარის გარშემო (ფერიტის თეთრი ზოლის გვერდები) უფრო მაღალი ნახშირბადის შემცველობაა. ფერიტის სარტყლის ორივე მხარეს, ანუ ფოსფორით გამდიდრებული არეალის ორივე მხარეს, ნახშირბადის ელემენტი შესაბამისად ქმნის ვიწრო, წყვეტილ პერლიტის სარტყელს, რომელიც პარალელურად ფერიტის თეთრი სარტყლისა და მიმდებარე ნორმალური ქსოვილისაა. როდესაც ნატეხი გაცხელდება და დაპრესილია, ლილვები გლინვის დამუშავების მიმართულებით გაიჭიმება. სწორედ იმიტომ, რომ ფერიტის ზოლი შეიცავს ფოსფორის მაღალ შემცველობას, ანუ ფოსფორის სერიოზული სეგრეგაცია იწვევს სერიოზული ფართო და კაშკაშა ფერიტის ზოლის სტრუქტურის ფორმირებას, აშკარა რკინით. ელემენტის კორპუსის ფართო და კაშკაშა ზოლში არის სულფიდის ღია ნაცრისფერი ზოლები. ფოსფორით მდიდარი ფერიტის ზოლი სულფიდის გრძელი ზოლებით არის ის, რასაც ჩვენ ჩვეულებრივ „მოჩვენებათა ხაზის“ ორგანიზაციას ვუწოდებთ (იხ. სურათი 1-2).
სურათი 1. ნახშირბადოვანი ფოლადის SWRCH35K 200X Ghost მავთული
სურათი 2. უბრალო ნახშირბადოვანი ფოლადისგან დამზადებული Ghost მავთული Q235 500X
როდესაც ფოლადი ცხლად არის გაბრტყელებული, სანამ ნაკეთობაში ფოსფორის სეგრეგაციაა, შეუძლებელია ერთგვაროვანი მიკროსტრუქტურის მიღება. უფრო მეტიც, ფოსფორის ძლიერი სეგრეგაციის გამო, წარმოიქმნება „მოჩვენება მავთულის“ სტრუქტურა, რაც გარდაუვლად შეამცირებს მასალის მექანიკურ თვისებებს.
ნახშირბადოვან ფოლადში ფოსფორის სეგრეგაცია ხშირია, მაგრამ ხარისხი განსხვავებულია. როდესაც ფოსფორი მკვეთრად არის სეგრეგირებული (ჩნდება „მოჩვენებათა ხაზის“ სტრუქტურა), ეს ფოლადზე უკიდურესად უარყოფით გავლენას ახდენს. ცხადია, ფოსფორის მკვეთრი სეგრეგაცია ცივი დამუშავების პროცესში მასალის ბზარების გაჩენის მიზეზია. რადგან ფოლადის სხვადასხვა მარცვლებში ფოსფორის განსხვავებული შემცველობაა, მასალას განსხვავებული სიმტკიცე და სიმტკიცე აქვს; მეორეს მხრივ, ეს ასევე იწვევს მასალის შიდა დაძაბულობას, რაც ხელს უწყობს მასალის მიდრეკილებას შიდა ბზარებისკენ. „მოჩვენებათა მავთულის“ სტრუქტურის მქონე მასალაში, სწორედ სიმტკიცის, სიმტკიცის, მოტეხილობის შემდგომი წაგრძელების და ფართობის შემცირება, განსაკუთრებით დარტყმითი სიმტკიცის შემცირება, იწვევს მასალის ცივი სიმყიფეს, ამიტომ ფოსფორის შემცველობასა და ფოლადის სტრუქტურულ თვისებებს შორის ძალიან მჭიდრო კავშირია.
მეტალოგრაფიული აღმოჩენა. ხედვის ველის ცენტრში მდებარე „მოჩვენების ხაზის“ ქსოვილში დიდი რაოდენობით ღია ნაცრისფერი წაგრძელებული სულფიდებია. სტრუქტურულ ფოლადში არამეტალური ჩანართები ძირითადად ოქსიდებისა და სულფიდების სახით არსებობს. GB/T10561-2005 „ფოლადში არამეტალური ჩანართების შემცველობის მიკროსკოპული შემოწმების სტანდარტული შეფასების დიაგრამის“ მიხედვით, B ტიპის ჩანართები ამ დროს ვულკანიზებულია. მასალის დონე 2.5-ს და მეტს აღწევს. როგორც ყველამ ვიცით, არამეტალური ჩანართები ბზარების პოტენციური წყაროა. მათი არსებობა სერიოზულად დააზიანებს ფოლადის მიკროსტრუქტურის მუდმივობასა და კომპაქტურობას და მნიშვნელოვნად შეამცირებს ფოლადის მარცვლოვანთაშორის სიმტკიცეს. აქედან გამომდინარე, ფოლადის შიდა სტრუქტურის „მოჩვენების ხაზში“ სულფიდების არსებობა ბზარების გაჩენის ყველაზე სავარაუდო ადგილია. ამიტომ, ცივი ჭედვის ბზარები და თერმული დამუშავებით ჩაქრობის ბზარები შესაკრავების წარმოების დიდ ობიექტში გამოწვეულია ღია ნაცრისფერი თხელი სულფიდების დიდი რაოდენობით. ასეთი ცუდი ქსოვის გამოჩენა არღვევს ლითონის თვისებების უწყვეტობას და ზრდის თერმული დამუშავების რისკს. „მოჩვენება ძაფის“ მოცილება ნორმალიზებით და ა.შ. შეუძლებელია და მინარევებისგან დაცვა მკაცრად უნდა მოხდეს დნობის პროცესიდან ან ნედლეულის ქარხანაში შესვლამდე.
არამეტალური ჩანართები მათი შემადგენლობისა და დეფორმაციის უნარის მიხედვით იყოფა ალუმინის (A ტიპის) სილიკატად (C ტიპის) და სფერულ ოქსიდად (D ტიპის). მათი არსებობა წყვეტს ლითონის უწყვეტობას და აქერცვლის შემდეგ წარმოიქმნება ორმოები ან ბზარები. ცივი დამუშავების დროს ბზარების წყაროს წარმოქმნა ძალიან ადვილია და თერმული დამუშავების დროს სტრესის კონცენტრაცია იწვევს, რაც ბზარების ჩაქრობას იწვევს. ამიტომ, არამეტალური ჩანართები მკაცრად უნდა იყოს კონტროლირებადი. ფოლადის მოქმედი GB/T700-2006 „ნახშირბადოვანი სტრუქტურული ფოლადი“ და GB/T699-2016 „მაღალი ხარისხის ნახშირბადოვანი სტრუქტურული ფოლადის“ სტანდარტები არ ადგენს მკაფიო მოთხოვნებს არამეტალური ჩანართებისთვის. მნიშვნელოვანი ნაწილებისთვის, A, B და C-ის უხეში და წვრილი ხაზები ზოგადად არ აღემატება 1.5-ს, ხოლო D და D-ის უხეში და წვრილი ხაზები არ აღემატება 2-ს.
გამოქვეყნების დრო: 2021 წლის 21 ოქტომბერი
