Аналіз утворення та розтріскування сегрегації фосфору в вуглецевій конструкційній сталі
Наразі загальні технічні характеристики вуглецевих конструкційних сталевих стрижнів і прутків, що надаються вітчизняними металургійними заводами, становлять φ5,5-φ45, а більш зрілий діапазон – φ6,5-φ30.Існує багато аварій з якістю, спричинених сегрегацією фосфору в сировині дрібної катанки та прутків.Давайте поговоримо про вплив сегрегації фосфору та аналіз утворення тріщин для вашої довідки.
Додавання фосфору до заліза може відповідно закрити область фази аустеніту на фазовій діаграмі залізо-вуглець.Тому відстань між солідусом і ліквідусом має бути збільшена.Коли фосфоровмісна сталь охолоджується з рідкого стану в твердий стан, їй необхідно пройти через широкий діапазон температур.Швидкість дифузії фосфору в сталі повільна.У цей час розплавлене залізо з високою концентрацією фосфору (низька температура плавлення) заповнюється в проміжках між першими затверділими дендритами, таким чином утворюючи виділення фосфору.
У процесі холодної висадки або холодної екструзії часто спостерігаються тріщини.Металографічний огляд і аналіз тріснутих продуктів показує, що ферит і перліт розподілені смугами, а в матриці чітко видно смужку білого чавуну.У фериті є переривчасті смугоподібні світло-сірі сульфідні включення на цій смугоподібній феритовій матриці.Ця смугоподібна структура, спричинена сегрегацією фосфіду сірки, називається «лінією привиду».Це пояснюється тим, що багата фосфором зона в зоні з сильним розподілом фосфору виглядає білою та яскравою.Через високий вміст фосфору в білому та яскравому поясі вміст вуглецю в збагаченому фосфором білому та яскравому поясі знижений або вміст вуглецю дуже малий.Таким чином стовпчасті кристали сляба безперервного лиття розвиваються до центру під час безперервного лиття стрічки, збагаченої фосфором..Коли заготовка твердне, з розплавленої сталі спочатку виділяються дендрити аустеніту.Фосфор і сірка, що містяться в цих дендритах, відновлюються, але кінцева затверділа розплавлена сталь багата фосфором і сіркою, які затвердіють у вісі дендритів, завдяки високому вмісту фосфору і сірки, сірка утворює сульфід і фосфор буде розчинений в матриці.Його непросто дифундувати, і він має ефект виділення вуглецю.Вуглець не може бути розплавлений, тому навколо твердого розчину фосфору (боки білої смуги фериту) вміст вуглецю вищий.Вуглецевий елемент по обидва боки феритового пояса, тобто по обидва боки збагаченої фосфором області, відповідно утворюють вузький, переривчастий перлітовий пояс, паралельний феритовому білому поясу, а прилеглу нормальну тканину відокремлюють.Коли заготовка нагрівається і пресується, вали будуть простягатися вздовж напрямку обробки прокатки.Саме тому, що феритова смуга містить високий вміст фосфору, тобто серйозне виділення фосфору призводить до утворення серйозної широкої та яскравої структури феритової смуги з явним вмістом заліза. У широкій та яскравій смузі тіло елемента.Ця збагачена фосфором феритова смуга з довгими смужками сульфіду — це те, що ми зазвичай називаємо організацією «лінії привидів» (див. Малюнок 1-2).
Малюнок 1 Дріт-привид із вуглецевої сталі SWRCH35K 200X
Малюнок 2 Дріт-привид зі звичайної вуглецевої сталі Q235 500X
Під час гарячої прокатки сталі неможливо отримати однорідну мікроструктуру, доки в заготовці є виділення фосфору.Крім того, через сильну сегрегацію фосфору утворилася структура «дроту-привида», що неминуче знизить механічні властивості матеріалу..
Виділення фосфору у вуглецевій сталі є загальним, але ступінь різний.Коли фосфор сильно відділяється (з’являється структура «примарної лінії»), це спричинить надзвичайно несприятливий вплив на сталь.Очевидно, що сильна сегрегація фосфору є причиною розтріскування матеріалу під час процесу холодної висадки.Оскільки різні зерна в сталі мають різний вміст фосфору, матеріал має різну міцність і твердість;з іншого боку, це також змушує матеріал створювати внутрішню напругу, це сприятиме тому, що матеріал буде схильний до внутрішнього розтріскування.У матеріалі зі структурою «примарного дроту» саме зменшення твердості, міцності, подовження після руйнування та зменшення площі, особливо зменшення ударної в’язкості, призведе до холодноламкості матеріалу, тому вміст фосфору і структурні властивості сталі мають дуже тісний зв'язок.
Металографічне виявлення У тканині «лінії привидів» у центрі поля зору є велика кількість світло-сірих подовжених сульфідів.Неметалічні включення в конструкційній сталі в основному існують у вигляді оксидів і сульфідів.Відповідно до GB/T10561-2005 «Метод мікроскопічного контролю за вмістом неметалевих включень у сталі стандартної діаграми класифікації», включення типу B у цей час вулканізуються. Рівень матеріалу досягає 2,5 і вище.Як ми всі знаємо, неметалічні включення є потенційними джерелами тріщин.Їх існування серйозно порушить суцільність і компактність мікроструктури сталі та значно знизить міжкристальну міцність сталі.З цього зроблено висновок, що наявність сульфідів у «примарній лінії» внутрішньої структури сталі є найбільш імовірним місцем розтріскування.Таким чином, тріщини холодного кування та тріщини гартування термічної обробки у великій кількості місць виробництва кріпильних виробів спричинені великою кількістю світло-сірих тонких сульфідів.Поява таких поганих переплетень порушує безперервність властивостей металу та підвищує ризик термічної обробки.«Примарну нитку» неможливо видалити за допомогою нормалізації тощо, а елементи домішок слід суворо контролювати з процесу плавлення або до того, як сировина надходить на завод.
За складом і здатністю до деформації неметалічні включення поділяють на глинозем (тип А), силікатні (тип С) і сферичні оксидні (тип D).Їх існування порушує цілісність металу, і після відшарування утворюються ямки або тріщини.Дуже легко утворити джерело тріщин під час холодної висадки та спричинити концентрацію напруги під час термічної обробки, що призводить до розтріскування гарту.Тому неметалічні включення необхідно суворо контролювати.Поточні стандарти на сталь GB/T700-2006 «Вуглецева конструкційна сталь» і GB/T699-2016 «Високоякісна вуглецева конструкційна сталь» не містять чітких вимог до неметалевих включень..Для важливих деталей грубі та тонкі лінії A, B та C зазвичай не перевищують 1,5, а грубі та тонкі лінії D та Ds не перевищують 2.
Час публікації: 21 жовтня 2021 р
