Phân tích sự hình thành và nứt của sự phân tách phốt pho trong thép kết cấu cacbon
Hiện nay, thông số kỹ thuật chung của thép thanh và thép cuộn kết cấu cacbon do các nhà máy thép trong nước cung cấp là φ5.5-φ45, và phạm vi trưởng thành hơn là φ6.5-φ30. Có rất nhiều tai nạn chất lượng do sự phân tách phốt pho trong nguyên liệu thô của thép thanh và thép cuộn cỡ nhỏ. Chúng ta hãy nói về ảnh hưởng của sự phân tách phốt pho và phân tích sự hình thành vết nứt để bạn tham khảo.
Việc bổ sung phốt pho vào sắt có thể tương ứng khép kín vùng pha austenit trong sơ đồ pha sắt-cacbon. Do đó, khoảng cách giữa pha rắn và pha lỏng phải được mở rộng. Khi thép chứa phốt pho được làm nguội từ dạng lỏng sang dạng rắn, nó cần phải đi qua một phạm vi nhiệt độ rộng. Tốc độ khuếch tán của phốt pho trong thép chậm. Lúc này, sắt nóng chảy có nồng độ phốt pho cao (điểm nóng chảy thấp) được lấp đầy trong các khoảng trống giữa các nhánh cây đông đặc đầu tiên, do đó hình thành sự phân tách phốt pho.
Trong quá trình cán nguội hoặc đùn nguội, thường thấy các sản phẩm nứt. Kiểm tra và phân tích kim loại học các sản phẩm nứt cho thấy ferit và peclit phân bố thành các dải và có thể thấy rõ một dải sắt trắng trong ma trận. Trong ferit, có các tạp chất sulfua màu xám nhạt hình dải xen kẽ trên ma trận ferit hình dải này. Cấu trúc hình dải này do sự phân tách của lưu huỳnh phosphide gây ra được gọi là "đường ma". Điều này là do vùng giàu phốt pho trong khu vực có sự phân tách phốt pho nghiêm trọng xuất hiện màu trắng và sáng. Do hàm lượng phốt pho cao của vành đai trắng và sáng, hàm lượng cacbon trong vành đai trắng và sáng giàu phốt pho bị giảm hoặc hàm lượng cacbon rất nhỏ. Theo cách này, các tinh thể dạng cột của tấm đúc liên tục phát triển về phía tâm trong quá trình đúc liên tục vành đai giàu phốt pho. . Khi phôi được đông đặc, các nhánh austenit đầu tiên được kết tủa từ thép nóng chảy. Phốt pho và lưu huỳnh có trong các dendrite này bị khử, nhưng thép nóng chảy đông đặc cuối cùng lại giàu các nguyên tố tạp chất phốt pho và lưu huỳnh, đông đặc ở Giữa trục dendrite, do hàm lượng phốt pho và lưu huỳnh cao, lưu huỳnh sẽ tạo thành sunfua và phốt pho sẽ hòa tan trong ma trận. Không dễ khuếch tán và có tác dụng thải cacbon. Cacbon không thể nóng chảy vào, vì vậy xung quanh dung dịch rắn phốt pho (Các mặt của dải trắng ferit) có hàm lượng cacbon cao hơn. Nguyên tố cacbon ở cả hai bên của vành đai ferit, nghĩa là ở cả hai bên của khu vực giàu phốt pho, lần lượt tạo thành một vành đai perlit hẹp, không liên tục song song với vành đai trắng ferit và mô bình thường liền kề Tách biệt. Khi phôi được nung nóng và ép, các trục sẽ kéo dài theo hướng gia công cán. Chính xác là do dải ferit chứa nhiều phốt pho, nghĩa là sự phân tách phốt pho nghiêm trọng dẫn đến sự hình thành cấu trúc dải ferit rộng và sáng nghiêm trọng, với sắt rõ ràng Có các dải sunfua màu xám nhạt trong dải rộng và sáng của thân nguyên tố. Dải ferit giàu phốt pho này với các dải sunfua dài là thứ mà chúng ta thường gọi là tổ chức "đường ma" (xem Hình 1-2).
Hình 1 Dây Ghost bằng thép cacbon SWRCH35K 200X
Hình 2 Dây ma bằng thép cacbon thông thường Q235 500X
Khi cán nóng thép, chỉ cần có sự phân tách phốt pho trong phôi, thì không thể có được cấu trúc vi mô đồng nhất. Hơn nữa, do sự phân tách phốt pho nghiêm trọng, đã hình thành cấu trúc "dây ma", điều này tất yếu sẽ làm giảm tính chất cơ học của vật liệu.
Sự phân ly phốt pho trong thép cacbon là phổ biến, nhưng mức độ khác nhau. Khi phốt pho bị phân ly nghiêm trọng (cấu trúc "dây ma" xuất hiện), nó sẽ mang lại những tác động cực kỳ bất lợi cho thép. Rõ ràng, sự phân ly nghiêm trọng của phốt pho là thủ phạm gây ra nứt vật liệu trong quá trình cán nguội. Bởi vì các hạt khác nhau trong thép có hàm lượng phốt pho khác nhau, vật liệu có độ bền và độ cứng khác nhau; mặt khác, nó cũng Làm cho vật liệu sản sinh ứng suất bên trong, nó sẽ thúc đẩy vật liệu dễ bị nứt bên trong. Trong vật liệu có cấu trúc "dây ma", chính xác là độ cứng, độ bền, độ giãn dài sau khi gãy và diện tích giảm, đặc biệt là độ dai va đập giảm, sẽ dẫn đến độ giòn nguội của vật liệu, vì vậy hàm lượng phốt pho và tính chất cấu trúc của thép có mối quan hệ rất chặt chẽ.
Phát hiện kim loại học Trong mô "đường ma" ở trung tâm trường nhìn, có một số lượng lớn các sulfua kéo dài màu xám nhạt. Các tạp chất phi kim loại trong thép kết cấu chủ yếu tồn tại dưới dạng oxit và sulfua. Theo GB/T10561-2005 "Biểu đồ phân loại tiêu chuẩn Phương pháp kiểm tra vi mô đối với hàm lượng tạp chất phi kim loại trong thép", các tạp chất loại B được lưu hóa tại thời điểm này Mức vật liệu đạt 2,5 trở lên. Như chúng ta đã biết, các tạp chất phi kim loại là nguồn tiềm ẩn gây ra vết nứt. Sự tồn tại của chúng sẽ làm hỏng nghiêm trọng tính liên tục và độ chặt của cấu trúc vi mô thép và làm giảm đáng kể độ bền liên kết hạt của thép. Từ đó có thể suy ra rằng sự hiện diện của sulfua trong "đường ma" của cấu trúc bên trong thép là vị trí có khả năng xảy ra vết nứt nhất. Do đó, các vết nứt rèn nguội và các vết nứt tôi luyện nhiệt tại một số lượng lớn các địa điểm sản xuất ốc vít là do một số lượng lớn các sulfua mảnh màu xám nhạt gây ra. Sự xuất hiện của những sợi dệt xấu như vậy phá hủy tính liên tục của các đặc tính kim loại và làm tăng nguy cơ xử lý nhiệt. "Sợi ma" không thể loại bỏ bằng cách chuẩn hóa, v.v. và các thành phần tạp chất phải được kiểm soát chặt chẽ từ quá trình nấu chảy hoặc trước khi nguyên liệu thô vào nhà máy.
Tạp chất phi kim loại được chia thành nhôm oxit (loại A), silicat (loại C) và oxit hình cầu (loại D) theo thành phần và khả năng biến dạng của chúng. Sự tồn tại của chúng cắt đứt tính liên tục của kim loại và các vết lõm hoặc vết nứt được hình thành sau khi bóc. Rất dễ hình thành nguồn vết nứt trong quá trình làm nguội và gây ra sự tập trung ứng suất trong quá trình xử lý nhiệt, dẫn đến nứt khi tôi. Do đó, tạp chất phi kim loại phải được kiểm soát chặt chẽ. Các tiêu chuẩn thép GB / T700-2006 "Thép kết cấu cacbon" và GB / T699-2016 "Thép kết cấu cacbon chất lượng cao" hiện hành không đưa ra các yêu cầu rõ ràng đối với tạp chất phi kim loại. . Đối với các bộ phận quan trọng, các đường thô và mịn của A, B và C thường không quá 1,5 và các đường thô và mịn của D và Ds không quá 2.
Thời gian đăng: 21-10-2021
