Analyse vun der Bildung a Rëssbildung vu Phosphor-Segregatioun a Kuelestoffstrukturstol
Aktuell sinn déi üblech Spezifikatioune vu Drotstangen a Barren aus Kuelestoffstrukturstol, déi vun den nationale Stolwierker geliwwert ginn, φ5.5-φ45, an de méi reife Beräich ass φ6.5-φ30. Et gëtt vill Qualitéitsaccidenter, déi duerch Phosphorsegregatioun a klenge Rohmaterialien fir Drotstangen a Barren verursaacht ginn. Loosst eis iwwer den Afloss vun der Phosphorsegregatioun an d'Analyse vun der Rëssbildung als Referenz schwätzen.
D'Zousätzlech vu Phosphor zu Eisen kann d'Austenitphasenregioun am Eisen-Kuelestoff-Phasendiagramm entspriechend zoumaachen. Dofir muss den Ofstand tëscht dem Solidus an dem Liquidus vergréissert ginn. Wann phosphorhaltege Stol vu flësseger op fest ofgekillt gëtt, muss en duerch e breede Temperaturberäich goen. D'Diffusiounsquote vu Phosphor am Stol ass lues. Zu dësem Zäitpunkt gëtt geschmollte Eisen mat enger héijer Phosphorkonzentratioun (niddrege Schmelzpunkt) an d'Lücken tëscht den éischte verstäerkten Dendriten gefëllt, wouduerch eng Phosphorsegregatioun entsteet.
Beim Kaltpressungs- oder Kaltextrusiounsprozess ginn dacks gerëss Produkter gesinn. D'metallographesch Inspektioun an Analyse vun de gerëss Produkter weist, datt de Ferrit a Perlit a Bänner verdeelt sinn, an e Sträif aus wäissem Eisen ass kloer an der Matrix ze gesinn. Am Ferrit ginn et intermittéierend bandfërmeg hellgro Sulfidinschlëss op dëser bandfërmeger Ferritmatrix. Dës bandfërmeg Struktur, déi duerch d'Segregatioun vu Schwefelphosphid verursaacht gëtt, gëtt "Geeschterlinn" genannt. Dëst ass well d'phosphorräich Zon an der Regioun mat staarker Phosphorsegregatioun wäiss a hell ausgesäit. Wéinst dem héije Phosphorgehalt vum wäissen a helle Gürtel ass de Kuelestoffgehalt am phosphorangereicher wäissen a helle Gürtel reduzéiert oder de Kuelestoffgehalt ass ganz kleng. Op dës Manéier entwéckelen sech d'säulenfërmeg Kristaller vun der kontinuéierlecher Gossplack beim kontinuéierleche Goss vum phosphorangereicherte Gürtel no der Mëtt. Wann de Billet verstäerkt ass, ginn als éischt Austenitdendritten aus dem geschmollte Stol gefällt. De Phosphor a Schwefel, deen an dësen Dendriten enthale ass, gi reduzéiert, awer de fäerdege geschmollte Stol ass räich u Phosphor- a Schwefel-Onreinheeten, déi tëscht der Dendrit-Achs fest ginn. Wéinst dem héije Phosphor- a Schwefelgehalt bildt de Schwefel Sulfid, deen an der Matrix opgeléist gëtt. En diffundéiert net einfach a féiert zu engem Oflaf vu Kuelestoff. De Kuelestoff kann net ageschmolt ginn, dofir huet d'Festléisung ronderëm d'Phosphor (d'Säite vum Ferrit-wäisse Band) en héije Kuelestoffgehalt. D'Kuelestoffelementer op béide Säite vum Ferrit-Gürtel, dat heescht op béide Säite vum phosphorangereicherte Beräich, bilden e schmuele Perlit-Gürtel parallel zum Ferrit-wäisse Band, an dat ugrenzend normal Gewief trennt sech. Wann de Billet erhëtzt a gepresst gëtt, verlängeren sech d'Wellen laanscht d'Walzrichtung. Well de Ferrit-Band vill Phosphor enthält, féiert déi eescht Phosphor-Trennung zu der Bildung vun enger eescht breeder a heller Ferrit-Bandstruktur, mat offensichtlechem Eisen. Am breede a hellere Band vum Elementkierper sinn hellgro Sulfidsträifen ze gesinn. Dës phosphorräich Ferritband mat laange Sulfidsträifen ass dat, wat mir allgemeng d'"Geeschterlinn"-Organisatioun nennen (kuckt Figur 1-2).
Figur 1 Geeschterdrot aus Kuelestol SWRCH35K 200X
Figur 2 Geeschterdrot aus einfachem Kuelestol Q235 500X
Wann Stol waarm gewalzt gëtt, ass et onméiglech, eng eenheetlech Mikrostruktur ze kréien, soulaang et Phosphor-Segregatioun am Billet gëtt. Ausserdeem gëtt duerch déi staark Phosphor-Segregatioun eng "Geeschterdrot"-Struktur geformt, déi zwangsleefeg d'mechanesch Eegeschafte vum Material reduzéiert.
D'Segregatioun vu Phosphor a Kuelestol ass heefeg, awer de Grad ass anescht. Wann de Phosphor staark segregéiert ass (d'"Ghost Line"-Struktur erschéngt), huet dat extrem negativ Auswierkungen op de Stol. Natierlech ass déi staark Segregatioun vu Phosphor d'Ursaach fir Rëssbildung am Material beim Kaltkettenprozess. Well verschidde Kären am Stol ënnerschiddlech Phosphorgehalter hunn, huet d'Material ënnerschiddlech Stäerkten an Häert; op der anerer Säit verursaacht et och, datt d'Material intern Spannungen produzéiert, wat d'Material ufälleg fir intern Rëssbildung mécht. Beim Material mat der "Ghost Drot"-Struktur ass et genee d'Reduktioun vun der Häert, der Stäerkt, der Dehnung nom Broch an der Reduktioun vun der Fläch, besonnesch d'Reduktioun vun der Schlagfestigkeit, déi zu der Kaltbréchegkeet vum Material féiert, sou datt de Phosphorgehalt an d'strukturell Eegeschafte vum Stol eng ganz enk Bezéiung hunn.
Metallographesch Detektioun Am "Geeschterlinn"-Gewebe an der Mëtt vum Siichtfeld gëtt et eng grouss Zuel vu hellgroe verlängerte Sulfiden. Déi net-metallesch Aschlëss a Strukturstol existéieren haaptsächlech a Form vun Oxiden a Sulfiden. Geméiss GB/T10561-2005 "Standard Grading Chart Microscopic Inspection Method for the Content of Non-metallic Inclusions in Steel" ginn d'Aschlëss vum Typ B zu dësem Zäitpunkt vulkaniséiert. De Materialniveau erreecht 2,5 a méi. Wéi mir all wëssen, sinn net-metallesch Aschlëss potenziell Quelle vu Rëss. Hir Existenz wäert d'Kontinuitéit an d'Kompaktheet vun der Stolmikrostruktur eescht beschiedegen an d'intergranulär Stäerkt vum Stol staark reduzéieren. Doraus kann een ofleeden, datt d'Präsenz vu Sulfiden an der "Geeschterlinn" vun der interner Struktur vum Stol déi warscheinlechst Plaz fir Rëssbildung ass. Dofir ginn Rëss duerch Kaltschmiedung a Rëss duerch Hëtztbehandlung an enger grousser Zuel vu Produktiounsplaze vu Befestigungsmaterialien duerch eng grouss Zuel vu hellgroe schlanke Sulfiden verursaacht. D'Erscheinung vu sou schlechte Weben zerstéiert d'Kontinuitéit vun de Metalleegeschafte a erhéicht de Risiko vun enger Hëtztbehandlung. De "Geeschterfuedem" kann net duerch Normaliséierung etc. ewechgeholl ginn, an Onreinheetselementer sollten streng kontrolléiert ginn, vum Schmelzprozess un oder ier d'Rohmaterialien an d'Fabréck kommen.
Netmetallesch Aschlëss ginn no hirer Zesummesetzung a Form a Aluminiumoxid (Typ A), Silikat (Typ C) a sphäresch Oxid (Typ D) opgedeelt. Hir Existenz ënnerbrécht d'Kontinuitéit vum Metall, an no der Ofpellung entstinn Lächer oder Rëss. Et ass ganz einfach, eng Quell vu Rëss beim Kaltbilden ze bilden an d'Spannungskonzentratioun während der Hëtztbehandlung ze verursaachen, wat zu Rëssbildung féiert. Dofir mussen netmetallesch Aschlëss streng kontrolléiert ginn. Déi aktuell Standarden GB/T700-2006 "Carbon Structural Steel" a GB/T699-2016 "High-quality Carbon Structural Steel" setzen keng kloer Ufuerderunge fir netmetallesch Aschlëss. Fir wichteg Deeler sinn déi grob a fein Linnen vun A, B an C am Allgemengen net méi wéi 1,5, an déi grob a fein Linnen vun D an D sinn net méi wéi 2.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 21. Oktober 2021
