Анализа на формирање и пукање на сегрегација на фосфор во јаглероден конструкциски челик
Во моментов, вообичаените спецификации на жичени прачки и шипки од јаглероден конструкциски челик што ги нудат домашните челичарници се φ5,5-φ45, а позрелиот опсег е φ6,5-φ30. Постојат многу несреќи со квалитетот предизвикани од сегрегацијата на фосфор кај суровините од жичени прачки и шипки со мала големина. Ајде да зборуваме за влијанието на сегрегацијата на фосфор и анализата на формирањето на пукнатини за ваша референца.
Додавањето на фосфор во железото може соодветно да го затвори аустенитниот фазен регион во фазниот дијаграм железо-јаглерод. Затоа, растојанието помеѓу солидусот и ликвидусот мора да се зголеми. Кога челикот што содржи фосфор се лади од течна во цврста состојба, тој треба да помине низ широк температурен опсег. Стапката на дифузија на фосфорот во челикот е бавна. Во овој момент, стопено железо со висока концентрација на фосфор (ниска точка на топење) ги пополнува празнините помеѓу првите зацврстени дендрити, со што се формира сегрегација на фосфор.
Во процесот на ладно гмечење или ладно екструдирање, често се забележуваат напукнати производи. Металографската инспекција и анализа на напукнатите производи покажува дека феритот и перлитот се распоредени во ленти, а лента од бело железо може јасно да се види во матрицата. Во феритот, на оваа феритна матрица во облик на лента има повремени светло сиви сулфидни инклузии во облик на лента. Оваа структура во облик на лента предизвикана од сегрегацијата на сулфур фосфид се нарекува „линија на духови“. Ова е затоа што зоната богата со фосфор во областа со силна сегрегација на фосфор изгледа бела и светла. Поради високата содржина на фосфор во белиот и светлиот појас, содржината на јаглерод во белиот и светлиот појас збогатен со фосфор е намалена или содржината на јаглерод е многу мала. На овој начин, столбните кристали на плочата за континуирано леење се развиваат кон центарот за време на континуираното леење на лентата збогатена со фосфор. Кога парчето се зацврстува, аустенитните дендрити прво се таложат од стопениот челик. Фосфорот и сулфурот содржани во овие дендрити се редуцирани, но финалниот зацврстен стопен челик е богат со фосфор и елементи од нечистотија на сулфур, кои се зацврстуваат. Помеѓу оската на дендритите, поради високата содржина на фосфор и сулфур, сулфурот ќе формира сулфид, а фосфорот ќе се раствори во матрицата. Не е лесно да се дифундира и има ефект на испуштање јаглерод. Јаглеродот не може да се стопи, па околу цврстиот раствор на фосфор (страните на феритната бела лента) имаат поголема содржина на јаглерод. Јаглеродниот елемент од двете страни на феритната лента, односно од двете страни на областа збогатена со фосфор, формира тесен, повремен перлитнен појас паралелен со феритната бела лента, а соседното нормално ткиво се одделува. Кога работното парче се загрева и притиска, вратилата ќе се протегаат по насоката на валање. Токму затоа што феритната лента содржи висок фосфор, односно сериозната сегрегација на фосфор доведува до формирање на сериозна широка и светла структура на феритната лента, со очигледно железо. Постојат светло сиви ленти од сулфид во широката и светла лента на телото на елементот. Оваа феритна лента богата со фосфор со долги ленти од сулфид е она што вообичаено го нарекуваме организација на „линии на духови“ (видете ја Слика 1-2).
Слика 1 Жица Ghost од јаглероден челик SWRCH35K 200X
Слика 2 Жица со духови од обичен јаглероден челик Q235 500X
Кога челикот се вали топло, сè додека има сегрегација на фосфор во прачката, невозможно е да се добие униформна микроструктура. Покрај тоа, поради силната сегрегација на фосфор, се формира структура на „жица-дух“, која неизбежно ќе ги намали механичките својства на материјалот.
Сегрегацијата на фосфорот во јаглеродниот челик е честа појава, но степенот е различен. Кога фосфорот е сериозно сегрегиран (се појавува структурата на „духовна линија“), тоа ќе има исклучително негативни ефекти врз челикот. Очигледно, тешката сегрегација на фосфорот е причина за пукање на материјалот за време на процесот на ладно гмечење. Бидејќи различните зрна во челикот имаат различна содржина на фосфор, материјалот има различна цврстина и тврдост; од друга страна, тоа исто така го прави материјалот да произведува внатрешен стрес, што ќе го направи материјалот склонен кон внатрешно пукање. Кај материјалот со структура на „духовна жица“, токму намалувањето на тврдоста, цврстината, издолжувањето по кршење и намалувањето на површината, особено намалувањето на цврстината на удар, ќе доведе до ладна кршливост на материјалот, па содржината на фосфор и структурните својства на челикот имаат многу тесна врска.
Металографска детекција Во ткивото на „линија-дух“ во центарот на видното поле, има голем број светло сиви издолжени сулфиди. Неметалните инклузии во конструкцискиот челик главно постојат во форма на оксиди и сулфиди. Според GB/T10561-2005 „Стандарден метод за микроскопска инспекција на графиконот за содржината на неметални инклузии во челикот“, инклузиите од тип Б се вулканизирани во овој момент. Нивото на материјалот достигнува 2,5 и повеќе. Како што сите знаеме, неметалните инклузии се потенцијални извори на пукнатини. Нивното постоење сериозно ќе го оштети континуитетот и компактноста на челичната микроструктура и значително ќе ја намали меѓугрануларната цврстина на челикот. Од ова се заклучува дека присуството на сулфиди во „линија-дух“ на внатрешната структура на челикот е најверојатното место за пукање. Затоа, пукнатините при ладно ковање и пукнатините при гаснење на термичка обработка во голем број места за производство на сврзувачки елементи се предизвикани од голем број светло сиви тенки сулфиди. Појавата на такви лоши ткаења го уништува континуитетот на својствата на металот и го зголемува ризикот од термичка обработка. „Нишката-дух“ не може да се отстрани со нормализирање итн., а елементите на нечистотија треба строго да се контролираат уште од процесот на топење или пред суровините да влезат во фабриката.
Неметалните инклузии се поделени на силикат од алумина (тип А) (тип C) и сферичен оксид (тип D) според нивниот состав и деформабилност. Нивното постоење го прекинува континуитетот на металот, а по лупењето се формираат јами или пукнатини. Многу е лесно да се формира извор на пукнатини за време на ладно поместување и да се предизвика концентрација на стрес за време на термичката обработка, што резултира со гаснење на пукање. Затоа, неметалните инклузии мора строго да се контролираат. Сегашните стандарди за челик GB/T700-2006 „Јаглероден структурен челик“ и GB/T699-2016 „Висококвалитетен јаглероден структурен челик“ не поставуваат јасни барања за неметални инклузии. За важни делови, грубите и фините линии на A, B и C генерално не се поголеми од 1,5, а грубите и фините линии на D и D не се поголеми од 2.
Време на објавување: 21 октомври 2021 година
