Көміртекті құрылымдық болаттағы фосфордың бөлінуінің түзілуі мен крекингісін талдау
Қазіргі уақытта отандық болат зауыттары ұсынатын көміртекті құрылымдық болат сым шыбықтары мен шыбықтарының жалпы сипаттамалары φ5.5-φ45, ал жетілген диапазоны φ6.5-φ30. Шағын өлшемді сым шыбықтары мен шыбықтары шикізатында фосфордың бөлінуінен туындайтын көптеген сапалық апаттарға ұшырайды. Сіздің анықтамаңыз үшін фосфордың бөлінуінің әсері және жарықтардың пайда болуын талдау туралы әңгімелесейік.
Темірге фосфор қосу темір-көміртек фазалық диаграммасындағы аустенит фазалық аймағын сәйкесінше жабуы мүмкін. Сондықтан, қатты дене мен ликвидус арасындағы қашықтықты ұлғайту қажет. Фосфор құрамдас болат сұйық күйден қатты күйге дейін салқындатылған кезде, ол кең температура диапазонынан өтуі керек. Болаттағы фосфордың диффузия жылдамдығы баяу. Бұл кезде фосфор концентрациясы жоғары (төмен балқу температурасы) балқытылған темір алғашқы қатқан дендриттер арасындағы саңылаулар толтырылады, осылайша фосфордың бөлінуі пайда болады.
Суық баптау немесе суық экструзия процесінде жарықшақ өнімдері жиі кездеседі. Жарылған өнімдерді металлографиялық тексеру және талдау феррит пен перлиттің жолақтарға бөлінгенін және матрицада ақ темір жолағын анық көруге болатынын көрсетеді. Ферритте бұл жолақ тәрізді феррит матрицасында үзік-үзік жолақ тәрізді ашық сұр сульфидті қосындылар бар. Күкірт фосфидінің бөлінуінен туындаған бұл жолақ тәрізді құрылым «елес сызығы» деп аталады. Себебі фосфордың қатты бөлінуі бар аймақтағы фосфорға бай аймақ ақ және ашық болып көрінеді. Ақ және ашық белдеудің фосфор мөлшерінің жоғары болуына байланысты фосфорға бай ақ және ашық белдемедегі көміртек мөлшері азаяды немесе көміртек мөлшері өте аз болады. Осылайша, фосфорға бай белдемені үздіксіз құю кезінде үздіксіз құю тақтасының бағаналы кристалдары орталыққа қарай дамиды. Дайындама қатқан кезде, балқытылған болаттан алдымен аустенит дендриттері тұнбаға түседі. Бұл дендриттердегі фосфор мен күкірт азаяды, бірақ соңғы қатқан балқытылған болат фосфор мен күкірт қоспаларына бай, олар дендрит осі арасында қатаяды, фосфор мен күкірттің жоғары құрамына байланысты күкірт сульфид түзеді, ал фосфор матрицада ериді. Диффузия оңай емес және көміртекті шығару әсеріне ие. Көміртекті балқыту мүмкін емес, сондықтан фосфордың қатты ерітіндісінің айналасында (феррит ақ жолағының бүйірлері) көміртегі мөлшері жоғары болады. Феррит белдеуінің екі жағындағы, яғни фосформен байытылған аймақтың екі жағындағы көміртегі элементі сәйкесінше феррит ақ белдеуіне параллель тар, үзік-үзік перлит белдеуін құрайды, ал іргелес қалыпты тіндер бөлек болады. Дайындаманы қыздырып, басқанда, біліктер илемдеу өңдеу бағыты бойынша созылады. Дәл осы себепті феррит жолағында фосфор көп, яғни фосфордың бөлінуі айқын темірі бар кең және жарқын феррит жолағының пайда болуына әкеледі. Элемент корпусының кең және жарқын жолағында ашық сұр сульфид жолақтары бар. Сульфидтің ұзын жолақтары бар фосфорға бай феррит жолағы - біз әдетте «елес сызығы» деп атайтын нәрсе (1-2 суретті қараңыз).
1-сурет SWRCH35K 200X көміртекті болаттан жасалған сым
2-сурет. Қарапайым көміртекті болаттан жасалған Q235 500X сымынан жасалған сым.
Болат ыстықтай илемделген кезде, дайындамада фосфордың бөлінуі болғанша, біркелкі микроқұрылым алу мүмкін емес. Сонымен қатар, фосфордың қатты бөлінуіне байланысты «елес сым» құрылымы пайда болды, бұл сөзсіз материалдың механикалық қасиеттерін төмендетеді.
Көміртекті болаттағы фосфордың бөлінуі кең таралған, бірақ дәрежесі әртүрлі. Фосфор қатты бөлінгенде («елес сызығы» құрылымы пайда болады), бұл болатқа өте жағымсыз әсер етеді. Әрине, фосфордың қатты бөлінуі суық өңдеу процесінде материалдың жарылуына себеп болады. Болаттағы әртүрлі түйіршіктерде фосфор мөлшері әртүрлі болғандықтан, материалдың беріктігі мен қаттылығы әртүрлі; екінші жағынан, бұл материалдың ішкі кернеу тудыруына әкеледі, бұл материалдың ішкі жарылуға бейім болуына ықпал етеді. «Елес сым» құрылымы бар материалда қаттылықтың, беріктіктің, сынғаннан кейін созылудың және ауданның азаюы, әсіресе соққы беріктігінің төмендеуі материалдың суықтай сынғыштығына әкеледі, сондықтан фосфор мөлшері мен болаттың құрылымдық қасиеттері өте тығыз байланысты.
Металлографиялық анықтау Көру өрісінің ортасындағы «елес сызығы» тінінде ашық сұр түсті созылған сульфидтердің көп мөлшері бар. Құрылымдық болаттағы металл емес қосындылар негізінен оксидтер мен сульфидтер түрінде болады. GB/T10561-2005 «Болаттағы металл емес қосындылардың құрамын анықтаудың стандартты бағалау кестесінің микроскопиялық тексеру әдісіне» сәйкес, В типті қосындылар осы уақытта вулканизацияланады. Материал деңгейі 2,5 және одан жоғары деңгейге жетеді. Барлығымызға белгілі, металл емес қосындылар жарықшақтардың ықтимал көздері болып табылады. Олардың болуы болат микроқұрылымының үздіксіздігі мен тығыздығына айтарлықтай зиян келтіреді және болаттың түйіршікаралық беріктігін айтарлықтай төмендетеді. Осыдан болаттың ішкі құрылымының «елес сызығында» сульфидтердің болуы жарықшақтанудың ең ықтимал орны болып табылады деген қорытынды жасауға болады. Сондықтан, көптеген бекіткіш өндіріс орындарында суық соғу жарықтары мен термиялық өңдеу кезіндегі сөндіру жарықшақтары ашық сұр түсті жіңішке сульфидтердің көп мөлшерінен туындайды. Мұндай нашар өрімдердің пайда болуы металл қасиеттерінің үздіксіздігін бұзады және термиялық өңдеу қаупін арттырады. «Елес жіпті» қалыпқа келтіру және т.б. арқылы алып тастау мүмкін емес, ал қоспа элементтерін балқыту процесінде немесе шикізат зауытқа кірмес бұрын қатаң бақылау керек.
Металл емес қосындылар құрамы мен деформациялануына қарай алюминий оксиді (А типті) силикатына (С типті) және сфералық оксидке (D типті) бөлінеді. Олардың болуы металдың үздіксіздігін бұзады, ал қабыршақтанғаннан кейін шұңқырлар немесе жарықтар пайда болады. Суық тию кезінде жарықтар көзін қалыптастыру және термиялық өңдеу кезінде кернеу концентрациясын тудыру өте оңай, нәтижесінде сөніп, жарықшақ пайда болады. Сондықтан металл емес қосындыларды қатаң бақылау қажет. Қазіргі болат GB/T700-2006 «Көміртекті құрылымдық болат» және GB/T699-2016 «Жоғары сапалы көміртекті құрылымдық болат» стандарттары металл емес қосындыларға нақты талаптар қоймайды. Маңызды бөлшектер үшін A, B және C ірі және ұсақ сызықтары әдетте 1,5-тен аспайды, ал D және D ірі және ұсақ сызықтары 2-ден аспайды.
Жарияланған уақыты: 2021 жылғы 21 қазан
