การวิเคราะห์การก่อตัวและการแตกร้าวของการแยกตัวของฟอสฟอรัสในเหล็กโครงสร้างคาร์บอน

เมื่อทำการรีดร้อนเหล็ก ตราบใดที่ยังมีฟอสฟอรัสแยกตัวอยู่ในแท่งเหล็ก ก็จะไม่สามารถได้โครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอได้ ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากการแยกตัวของฟอสฟอรัสอย่างรุนแรง จะทำให้เกิดโครงสร้าง "ลวดผี" ขึ้น ซึ่งจะลดคุณสมบัติทางกลของวัสดุลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

การแยกตัวของฟอสฟอรัสในเหล็กกล้าคาร์บอนเป็นเรื่องปกติ แต่ระดับความรุนแรงแตกต่างกัน เมื่อฟอสฟอรัสแยกตัวอย่างรุนแรง (ปรากฏโครงสร้าง "เส้นผี") จะส่งผลเสียอย่างมากต่อเหล็กกล้า เห็นได้ชัดว่าการแยกตัวของฟอสฟอรัสอย่างรุนแรงเป็นสาเหตุของการแตกร้าวของวัสดุในระหว่างกระบวนการขึ้นรูปเย็น เนื่องจากเกรนที่แตกต่างกันในเหล็กมีปริมาณฟอสฟอรัสที่แตกต่างกัน ทำให้วัสดุมีความแข็งแรงและความแข็งที่แตกต่างกัน ในทางกลับกัน การแยกตัวนี้ยังทำให้เกิดความเครียดภายในวัสดุ ซึ่งจะส่งเสริมให้วัสดุมีแนวโน้มที่จะแตกร้าวภายใน ในวัสดุที่มีโครงสร้าง "เส้นผี" นั้น ความแข็ง ความแข็งแรง การยืดตัวหลังการแตกหัก และการลดลงของพื้นที่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการลดลงของความเหนียวต่อแรงกระแทก จะนำไปสู่ความเปราะเย็นของวัสดุ ดังนั้นปริมาณฟอสฟอรัสและคุณสมบัติทางโครงสร้างของเหล็กจึงมีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด

การตรวจสอบทางโลหะวิทยา ในบริเวณ "เส้นเงา" ตรงกลางของภาพ มีซัลไฟด์สีเทาอ่อนรูปทรงยาวจำนวนมาก สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะในเหล็กโครงสร้างส่วนใหญ่อยู่ในรูปของออกไซด์และซัลไฟด์ ตามมาตรฐาน GB/T10561-2005 "แผนภูมิมาตรฐานการจัดระดับ วิธีการตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์สำหรับปริมาณสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะในเหล็ก" สิ่งเจือปนประเภท B จะเกิดขึ้นเมื่อระดับวัสดุถึง 2.5 ขึ้นไป อย่างที่เราทราบกันดี สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะเป็นแหล่งที่มาของรอยแตกได้ การมีอยู่ของมันจะทำลายความต่อเนื่องและความหนาแน่นของโครงสร้างจุลภาคของเหล็กอย่างร้ายแรง และลดความแข็งแรงระหว่างเกรนของเหล็กอย่างมาก จากนี้จึงอนุมานได้ว่า การมีอยู่ของซัลไฟด์ใน "เส้นเงา" ของโครงสร้างภายในของเหล็กเป็นตำแหน่งที่มีโอกาสเกิดรอยแตกมากที่สุด ดังนั้น รอยแตกร้าวจากการขึ้นรูปเย็นและรอยแตกร้าวจากการอบชุบความร้อนในโรงงานผลิตชิ้นส่วนยึดจำนวนมาก จึงเกิดจากซัลไฟด์เส้นเล็กสีเทาอ่อนจำนวนมาก การปรากฏของเส้นใยที่ไม่พึงประสงค์ดังกล่าวทำลายความต่อเนื่องของคุณสมบัติของโลหะและเพิ่มความเสี่ยงในการอบชุบความร้อน “เส้นใยผี” เหล่านี้ไม่สามารถกำจัดได้ด้วยการปรับสภาพปกติ ฯลฯ และควรควบคุมธาตุเจือปนอย่างเข้มงวดตั้งแต่กระบวนการถลุงหรือก่อนที่วัตถุดิบจะเข้าโรงงาน

สิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะแบ่งออกเป็น อลูมินา (ชนิด A) ซิลิเกต (ชนิด C) และออกไซด์ทรงกลม (ชนิด D) ตามองค์ประกอบและคุณสมบัติการขึ้นรูป การมีอยู่ของสิ่งเจือปนเหล่านี้จะตัดขาดความต่อเนื่องของโลหะ และทำให้เกิดหลุมหรือรอยแตกหลังจากการลอกออก การเกิดรอยแตกในระหว่างการขึ้นรูปเย็นและทำให้เกิดการกระจุกตัวของความเค้นในระหว่างการอบชุบความร้อนส่งผลให้เกิดการแตกร้าวจากการชุบแข็งนั้นเกิดขึ้นได้ง่ายมาก ดังนั้นจึงต้องควบคุมสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะอย่างเข้มงวด มาตรฐานเหล็กกล้า GB/T700-2006 "เหล็กกล้าโครงสร้างคาร์บอน" และ GB/T699-2016 "เหล็กกล้าโครงสร้างคาร์บอนคุณภาพสูง" ในปัจจุบันไม่ได้กำหนดข้อกำหนดที่ชัดเจนสำหรับสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะ สำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญ โดยทั่วไปแล้ว ค่าความหยาบและละเอียดของชนิด A, B และ C จะต้องไม่เกิน 1.5 และค่าความหยาบและละเอียดของชนิด D และ Ds จะต้องไม่เกิน 2