कार्बन स्ट्रक्चरल स्टीलमध्ये फॉस्फरस विलगीकरणाची निर्मिती आणि तडे जाण्याचे विश्लेषण
सध्या, देशांतर्गत स्टील मिल्सद्वारे पुरवल्या जाणाऱ्या कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील वायर रॉड्स आणि बार्सची सामान्य वैशिष्ट्ये φ5.5-φ45 आहेत, आणि अधिक प्रगत श्रेणी φ6.5-φ30 आहे. लहान आकाराच्या वायर रॉड आणि बारच्या कच्च्या मालामध्ये फॉस्फरसच्या विलगतेमुळे अनेक गुणवत्ताविषयक अपघात घडतात. तुमच्या माहितीसाठी, फॉस्फरसच्या विलगतेचा प्रभाव आणि तडे पडण्याच्या प्रक्रियेचे विश्लेषण पाहूया.
लोखंडात फॉस्फरस मिसळल्याने, लोह-कार्बन प्रावस्था आकृतीमधील ऑस्टेनाइट प्रावस्था क्षेत्र बंद होऊ शकते. त्यामुळे, सॉलिडस आणि लिक्विडस यांच्यातील अंतर वाढणे आवश्यक आहे. जेव्हा फॉस्फरसयुक्त पोलाद द्रव अवस्थेतून घन अवस्थेत थंड केले जाते, तेव्हा त्याला तापमानाच्या विस्तृत श्रेणीतून जावे लागते. पोलादामध्ये फॉस्फरसचा प्रसार दर मंद असतो. यावेळी, उच्च फॉस्फरस सांद्रता (कमी वितळणबिंदू) असलेले वितळलेले लोखंड, सुरुवातीला घनीभूत झालेल्या डेंड्राइट्समधील पोकळ्यांमध्ये भरले जाते, ज्यामुळे फॉस्फरसचे विलगीकरण होते.
कोल्ड हेडिंग किंवा कोल्ड एक्सट्रूजन प्रक्रियेमध्ये, तडे गेलेली उत्पादने अनेकदा दिसतात. तडे गेलेल्या उत्पादनांच्या धातुरचनाशास्त्रीय तपासणी आणि विश्लेषणातून असे दिसून येते की, फेराइट आणि पर्लाइट पट्ट्यांच्या स्वरूपात वितरित झालेले असतात आणि मॅट्रिक्समध्ये पांढऱ्या लोखंडाची एक पट्टी स्पष्टपणे दिसते. फेराइटमध्ये, या पट्ट्यांच्या आकाराच्या फेराइट मॅट्रिक्सवर मधूनमधून पट्ट्यांच्या आकाराचे फिकट राखाडी सल्फाइडचे कण आढळतात. सल्फर फॉस्फाइडच्या विलगीकरणामुळे तयार झालेल्या या पट्ट्यांच्या आकाराच्या रचनेला "घोस्ट लाइन" म्हणतात. याचे कारण असे की, फॉस्फरसचे तीव्र विलगीकरण झालेल्या भागातील फॉस्फरस-समृद्ध पट्टा पांढरा आणि चमकदार दिसतो. या पांढऱ्या आणि चमकदार पट्ट्यामध्ये फॉस्फरसचे प्रमाण जास्त असल्यामुळे, फॉस्फरस-समृद्ध पांढऱ्या आणि चमकदार पट्ट्यामधील कार्बनचे प्रमाण कमी होते किंवा खूपच कमी असते. अशा प्रकारे, फॉस्फरस-समृद्ध पट्ट्याच्या सतत ओतकामादरम्यान, सतत ओतकाम स्लॅबचे स्तंभाकार स्फटिक केंद्राकडे विकसित होतात. जेव्हा बिलेट घनीभूत होते, तेव्हा वितळलेल्या पोलादामधून प्रथम ऑस्टेनाइट डेंड्राइट्सचे अवक्षेपण होते. या डेंड्राइट्समध्ये असलेले फॉस्फरस आणि सल्फर कमी होतात, परंतु अंतिम घनीभूत झालेल्या वितळलेल्या स्टीलमध्ये फॉस्फरस आणि सल्फर या अशुद्ध घटकांचे प्रमाण जास्त असते. हे घटक डेंड्राइट अक्षांच्या मध्ये घनीभूत होतात. फॉस्फरस आणि सल्फरच्या उच्च प्रमाणामुळे, सल्फर सल्फाइड तयार करतो आणि फॉस्फरस मॅट्रिक्समध्ये विरघळतो. त्याचे विसरण (डिफ्यूजन) सोपे नसते आणि त्याचा कार्बन बाहेर टाकण्याचा परिणाम होतो. कार्बन आत वितळू शकत नाही, त्यामुळे फॉस्फरस सॉलिड सोल्युशनच्या (फेराइट पांढऱ्या पट्ट्याच्या बाजू) आसपास कार्बनचे प्रमाण जास्त असते. फेराइट पट्ट्याच्या दोन्ही बाजूंना, म्हणजेच फॉस्फरस-समृद्ध भागाच्या दोन्ही बाजूंना, कार्बन घटक अनुक्रमे फेराइट पांढऱ्या पट्ट्याला समांतर एक अरुंद, खंडित पर्लाइट पट्टा तयार करतात आणि लगतच्या सामान्य ऊतींपासून वेगळे होतात. जेव्हा बिलेट गरम करून दाबला जातो, तेव्हा त्याचे शाफ्ट रोलिंग प्रक्रियेच्या दिशेने विस्तारतात. याचे नेमके कारण म्हणजे फेराइट बँडमध्ये फॉस्फरसचे प्रमाण जास्त असते, म्हणजेच फॉस्फरसच्या गंभीर विलगीकरणामुळे एक गंभीर, रुंद आणि चमकदार फेराइट बँड संरचना तयार होते, ज्यामध्ये मूलद्रव्याच्या मुख्य भागाच्या रुंद आणि चमकदार बँडमध्ये स्पष्टपणे लोह सल्फाइडच्या फिकट राखाडी पट्ट्या असतात. सल्फाइडच्या लांब पट्ट्या असलेल्या या फॉस्फरस-समृद्ध फेराइट बँडलाच आपण सामान्यतः "घोस्ट लाइन" रचना म्हणतो (आकृती १-२ पहा).
आकृती १ कार्बन स्टील SWRCH35K 200X मधील घोस्ट वायर
आकृती २ साध्या कार्बन स्टील Q235 500X मधील घोस्ट वायर
जेव्हा स्टीलचे हॉट रोलिंग केले जाते, तेव्हा बिलेटमध्ये जोपर्यंत फॉस्फरसचे विलगीकरण होत राहते, तोपर्यंत एकसमान सूक्ष्मसंरचना मिळवणे अशक्य असते. शिवाय, फॉस्फरसच्या तीव्र विलगीकरणामुळे 'घोस्ट वायर' (अदृश्य तार) संरचना तयार होते, ज्यामुळे पदार्थाचे यांत्रिक गुणधर्म अपरिहार्यपणे कमी होतात.
कार्बन स्टीलमध्ये फॉस्फरसचे विलगीकरण सामान्य आहे, परंतु त्याचे प्रमाण वेगवेगळे असते. जेव्हा फॉस्फरसचे तीव्र विलगीकरण होते (म्हणजे 'घोस्ट लाइन' रचना दिसते), तेव्हा त्याचे स्टीलवर अत्यंत प्रतिकूल परिणाम होतात. साहजिकच, कोल्ड हेडिंग प्रक्रियेदरम्यान पदार्थाला तडे जाण्याचे मुख्य कारण फॉस्फरसचे तीव्र विलगीकरण आहे. स्टीलच्या वेगवेगळ्या कणांमध्ये फॉस्फरसचे प्रमाण वेगवेगळे असल्यामुळे, पदार्थाची ताकद आणि कठीणपणा वेगवेगळा असतो; दुसरीकडे, यामुळे पदार्थात अंतर्गत ताण निर्माण होतो, ज्यामुळे पदार्थाला अंतर्गत तडे जाण्याची शक्यता वाढते. 'घोस्ट वायर' रचना असलेल्या पदार्थात, कठीणपणा, ताकद, तुटल्यानंतरची लांबी आणि क्षेत्रफळात घट होते, विशेषतः आघात सहन करण्याची क्षमता कमी होते, ज्यामुळे पदार्थात थंड ठिसूळपणा येतो. म्हणूनच, फॉस्फरसचे प्रमाण आणि स्टीलचे संरचनात्मक गुणधर्म यांच्यात खूप जवळचा संबंध असतो.
धातुशास्त्रीय तपासणी: दृष्टिक्षेत्राच्या मध्यभागी असलेल्या "घोस्ट लाइन" ऊतीमध्ये, मोठ्या संख्येने फिकट राखाडी रंगाचे लांबट सल्फाइड आढळतात. स्ट्रक्चरल स्टीलमध्ये अधातू अंतर्भाव प्रामुख्याने ऑक्साईड आणि सल्फाइडच्या स्वरूपात अस्तित्वात असतात. GB/T10561-2005 "स्टीलमधील अधातू अंतर्भावांच्या प्रमाणासाठी मानक श्रेणीकरण तक्ता सूक्ष्मदर्शकीय तपासणी पद्धत" नुसार, व्हल्कनायझेशनच्या वेळी 'टाइप बी' अंतर्भावांची सामग्री पातळी २.५ आणि त्याहून अधिक असते. आपल्या सर्वांना माहीत आहे की, अधातू अंतर्भाव हे तडे जाण्याचे संभाव्य स्रोत आहेत. त्यांच्या अस्तित्वामुळे स्टीलच्या सूक्ष्म संरचनेची अखंडता आणि एकसंधता गंभीरपणे बिघडते आणि स्टीलची आंतरकणीय शक्ती मोठ्या प्रमाणात कमी होते. यावरून असा निष्कर्ष निघतो की, स्टीलच्या अंतर्गत संरचनेतील "घोस्ट लाइन" मध्ये सल्फाइडची उपस्थिती हे तडे जाण्यासाठी सर्वात संभाव्य ठिकाण आहे. त्यामुळे, अनेक फास्टनर उत्पादन स्थळांवरील कोल्ड फोर्जिंग क्रॅक आणि हीट ट्रीटमेंट क्वेंचिंग क्रॅक हे मोठ्या प्रमाणात असलेल्या हलक्या राखाडी रंगाच्या बारीक सल्फाइडमुळे होतात. अशा खराब विणींच्या निर्मितीमुळे धातूच्या गुणधर्मांची अखंडता नष्ट होते आणि हीट ट्रीटमेंटचा धोका वाढतो. हे "घोस्ट थ्रेड" नॉर्मलायझिंग इत्यादी प्रक्रियांनी काढता येत नाहीत आणि धातू वितळवण्याच्या प्रक्रियेपासून किंवा कच्चा माल कारखान्यात येण्यापूर्वीच अशुद्ध घटकांवर कठोर नियंत्रण ठेवले पाहिजे.
अधातू समावेशांचे त्यांच्या रचनेनुसार आणि विकृतीक्षमतेनुसार ॲल्युमिना (प्रकार A), सिलिकेट (प्रकार C) आणि गोलाकार ऑक्साईड (प्रकार D) मध्ये वर्गीकरण केले जाते. त्यांच्या अस्तित्वामुळे धातूची सलगता खंडित होते आणि पापुद्रा काढल्यानंतर खड्डे किंवा भेगा तयार होतात. कोल्ड अपसेटिंग दरम्यान भेगांचा स्रोत तयार होणे आणि उष्णता उपचारादरम्यान ताण एकाग्रता निर्माण होणे खूप सोपे असते, ज्यामुळे क्वेंचिंग क्रॅकिंग होते. म्हणून, अधातू समावेशांवर कठोर नियंत्रण ठेवणे आवश्यक आहे. सध्याचे स्टील GB/T700-2006 "कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील" आणि GB/T699-2016 "उच्च-गुणवत्तेचे कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील" हे मानक अधातू समावेशांसाठी स्पष्ट आवश्यकता देत नाहीत. महत्त्वाच्या भागांसाठी, A, B, आणि C च्या जाड आणि बारीक रेषा साधारणपणे 1.5 पेक्षा जास्त नसतात आणि D आणि Ds च्या जाड आणि बारीक रेषा 2 पेक्षा जास्त नसतात.
पोस्ट करण्याची वेळ: २१ ऑक्टोबर २०२१
