Analiza powstawania i pękania segregacji fosforu w węglowej stali konstrukcyjnej
Obecnie wspólne specyfikacje walcówki i prętów ze stali węglowej dostarczane przez krajowe huty to φ5,5-φ45, a bardziej dojrzały zakres to 6,5-φ30.Istnieje wiele wypadków związanych z jakością spowodowanych segregacją fosforu w surowcach walcówki i prętów o małych rozmiarach.Porozmawiajmy o wpływie segregacji fosforu i analizie powstawania pęknięć w celach informacyjnych.
Dodatek fosforu do żelaza może odpowiednio zamknąć obszar fazy austenitu na diagramie fazowym żelazo-węgiel.Dlatego odległość między solidusem a likwidusem musi zostać powiększona.Gdy stal zawierająca fosfor jest schładzana ze stanu ciekłego do stałego, musi przejść przez szeroki zakres temperatur.Szybkość dyfuzji fosforu w stali jest powolna.W tym czasie roztopione żelazo o wysokim stężeniu fosforu (niska temperatura topnienia) wypełnia szczeliny między pierwszymi zestalonymi dendrytami, tworząc w ten sposób segregację fosforu.
W procesie kucia na zimno lub procesu wytłaczania na zimno często obserwuje się pęknięte produkty.Kontrola metalograficzna i analiza pękniętych produktów wykazała, że ferryt i perlit są rozmieszczone w pasmach, a w osnowie widać wyraźnie pasek białego żelaza.W ferrycie znajdują się przerywane, jasnoszare wtrącenia siarczkowe w kształcie pasma na tej pasmowej osnowie ferrytowej.Ta pasmowa struktura spowodowana segregacją fosforku siarki nazywana jest „linią ducha”.Dzieje się tak, ponieważ strefa bogata w fosfor na obszarze o silnej segregacji fosforu wydaje się biała i jasna.Ze względu na wysoką zawartość fosforu w pasie białym i jasnym zawartość węgla w pasie białym i jasnym wzbogaconym w fosfor jest zmniejszona lub zawartość węgla jest bardzo mała.W ten sposób, podczas ciągłego odlewania taśmy wzbogaconej w fosfor, słupkowe kryształy kęsiska do odlewania ciągłego rozwijają się w kierunku środka..Gdy kęs krzepnie, dendryty austenitu są najpierw wytrącane ze stopionej stali.Fosfor i siarka zawarte w tych dendrytach są zredukowane, ale końcowa zestalona stopiona stal jest bogata w zanieczyszczenia fosforem i siarką, które zestalają się pomiędzy osią dendrytów, ze względu na wysoką zawartość fosforu i siarki, siarka utworzy siarczek i fosfor zostanie rozpuszczony w matrycy.Nie jest łatwy do dyfuzji i powoduje wyładowanie węgla.Węgla nie można wtopić, więc wokół roztworu stałego fosforu (boki białego pasma ferrytu) mają wyższą zawartość węgla.Pierwiastek węglowy po obu stronach pasa ferrytowego, to znaczy po obu stronach obszaru wzbogaconego fosforem, tworzą odpowiednio wąski, przerywany pas perlitowy równoległy do białego pasa ferrytowego, a przylegająca normalna tkanka jest oddzielona.Gdy kęs jest podgrzewany i prasowany, wały rozciągają się wzdłuż kierunku walcowania.Dzieje się tak właśnie dlatego, że pasmo ferrytu zawiera wysoki poziom fosforu, to znaczy poważna segregacja fosforu prowadzi do powstania poważnej, szerokiej i jasnej struktury pasm ferrytu, z oczywistym żelazem. ciało elementu.To bogate w fosfor pasmo ferrytu z długimi paskami siarczku jest tym, co powszechnie nazywamy organizacją „linii duchów” (patrz Rysunek 1-2).
Rysunek 1 Drut widmowy ze stali węglowej SWRCH35K 200X
Rysunek 2 Drut widmowy ze zwykłej stali węglowej Q235 500X
Gdy stal jest walcowana na gorąco, dopóki w kęsach występuje segregacja fosforu, nie można uzyskać jednorodnej mikrostruktury.Ponadto, ze względu na silną segregację fosforu, utworzyła się struktura „drutu duchowego”, która nieuchronnie obniży właściwości mechaniczne materiału..
Segregacja fosforu w stali węglowej jest powszechna, ale stopień jest inny.Kiedy fosfor jest silnie segregowany (pojawia się struktura „linia duchów”), przyniesie on niezwykle niekorzystne skutki dla stali.Oczywiście przyczyną pękania materiału podczas procesu spęczania na zimno jest silna segregacja fosforu.Ponieważ różne ziarna w stali mają różną zawartość fosforu, materiał ma różną wytrzymałość i twardość;z drugiej strony jest to również Spraw, aby materiał wytworzył naprężenia wewnętrzne, będzie promował materiał podatny na pękanie wewnętrzne.W materiale o strukturze „drutu duchowego” to właśnie zmniejszenie twardości, wytrzymałości, wydłużenia po zerwaniu oraz zmniejszenie powierzchni, zwłaszcza zmniejszenie udarności, będzie prowadzić do kruchości na zimno materiału, a więc zawartości fosforu a właściwości strukturalne stali mają bardzo ścisły związek.
Detekcja metalograficzna W tkance „linia duchów” w centrum pola widzenia znajduje się duża liczba jasnoszarych, wydłużonych siarczków.Wtrącenia niemetaliczne w stali konstrukcyjnej występują głównie w postaci tlenków i siarczków.Zgodnie z GB / T10561-2005 „Metoda kontroli mikroskopowej standardowej tabeli klasyfikacji zawartości wtrąceń niemetalicznych w stali”, wtrącenia typu B są wulkanizowane w tym czasie. Poziom materiału osiąga 2,5 i więcej.Jak wszyscy wiemy, wtrącenia niemetaliczne są potencjalnym źródłem pęknięć.Ich istnienie poważnie uszkodzi ciągłość i zwartość mikrostruktury stali oraz znacznie zmniejszy wytrzymałość międzykrystaliczną stali.Wnioskuje się z tego, że najbardziej prawdopodobnym miejscem pękania jest obecność siarczków w „linii widmowej” wewnętrznej struktury stali.Dlatego w wielu zakładach produkcji elementów złącznych pęknięcia kute na zimno i pęknięcia po hartowaniu cieplnym są spowodowane dużą liczbą jasnoszarych smukłych siarczków.Pojawienie się tak złych splotów niszczy ciągłość właściwości metalu i zwiększa ryzyko obróbki cieplnej.Nici duchowej nie da się usunąć normalizując itp., a zanieczyszczone elementy należy ściśle kontrolować z procesu wytapiania lub przed wejściem surowców do fabryki.
Wtrącenia niemetaliczne dzielą się na tlenek glinu (typ A), krzemian (typ C) i tlenek sferyczny (typ D) w zależności od ich składu i odkształcalności.Ich istnienie odcina ciągłość metalu, a po łuszczeniu powstają wżery lub pęknięcia.Bardzo łatwo jest tworzyć źródło pęknięć podczas spęczania na zimno i powodować koncentrację naprężeń podczas obróbki cieplnej, co powoduje pękanie hartownicze.Dlatego wtrącenia niemetaliczne muszą być ściśle kontrolowane.Obecne normy dotyczące stali GB/T700-2006 „Węglowa stal konstrukcyjna” i GB/T699-2016 „Wysokiej jakości węglowa stal konstrukcyjna” nie określają jasnych wymagań dotyczących wtrąceń niemetalicznych..W przypadku ważnych części linie grube i cienkie A, B i C nie przekraczają na ogół 1,5, a linie grube i cienkie D i D nie przekraczają 2.
Czas publikacji: 21 października-2021
