Analiza formării și fisurării segregării fosforului în oțelul de structură cu carbon
În prezent, specificațiile comune ale tijelor și barelor din oțel structural cu carbon furnizate de fabricile de oțel interne sunt φ5,5-φ45, iar intervalul mai matur este φ6,5-φ30.Există multe accidente de calitate cauzate de segregarea fosforului în materiile prime de sârmă și bare de dimensiuni mici.Să vorbim despre influența segregării fosforului și despre analiza formării fisurilor pentru referință.
Adăugarea de fosfor la fier poate închide în mod corespunzător regiunea de fază austenită în diagrama de fază fier-carbon.Prin urmare, distanța dintre solidus și liquidus trebuie mărită.Când oțelul care conține fosfor este răcit de la lichid la solid, acesta trebuie să treacă printr-un interval larg de temperatură.Rata de difuzie a fosforului în oțel este lentă.În acest moment, fierul topit cu o concentrație mare de fosfor (punct de topire scăzut) este umplut în golurile dintre primele dendrite solidificate, formând astfel segregarea fosforului.
În procesul de captare la rece sau de extrudare la rece, sunt adesea văzute produse crăpate.Inspecția metalografică și analiza produselor crăpate arată că ferita și perlita sunt distribuite în benzi, iar în matrice se vede clar o bandă de fier alb.În ferită, există incluziuni intermitente de sulfură gri deschis în formă de bandă pe această matrice de ferită în formă de bandă.Această structură în formă de bandă cauzată de segregarea fosfurei de sulf este numită „linie fantomă”.Acest lucru se datorează faptului că zona bogată în fosfor din zona cu segregare severă a fosforului pare albă și strălucitoare.Datorită conținutului ridicat de fosfor al centurii albe și strălucitoare, conținutul de carbon din centura albă și strălucitoare îmbogățită cu fosfor este redus sau conținutul de carbon este foarte mic.În acest fel, cristalele columnare ale plăcii de turnare continuă se dezvoltă spre centru în timpul turnării continue a centurii îmbogățite cu fosfor..Când țagla este solidificată, dendritele austenite sunt mai întâi precipitate din oțelul topit.Fosforul și sulful conținute în aceste dendrite sunt reduse, dar oțelul topit final solidificat este bogat în fosfor și elemente de impurități de sulf, care se solidifică în Între axa dendrite, datorită conținutului ridicat de fosfor și sulf, sulful va forma sulfuri și fosforul va fi dizolvat în matrice.Nu este ușor de difuzat și are ca efect descărcarea carbonului.Carbonul nu poate fi topit, astfel încât în jurul soluției solide de fosfor (Laturile benzii albe de ferită) au un conținut mai mare de carbon.Elementul de carbon pe ambele părți ale centurii de ferită, adică pe ambele părți ale zonei îmbogățite cu fosfor, formează, respectiv, o centură de perlită îngustă, intermitentă, paralelă cu centura albă de ferită, și țesutul normal adiacent separat.Când țagla este încălzită și presată, arborii se vor extinde de-a lungul direcției de prelucrare a laminarii.Tocmai pentru că banda de ferită conține un nivel ridicat de fosfor, adică segregarea serioasă a fosforului duce la formarea unei structuri serioase de bandă de ferită largi și strălucitoare, cu fier evident. Există benzi gri deschise de sulfură în banda largă și strălucitoare. corpul elementului.Această bandă de ferită bogată în fosfor cu benzi lungi de sulfură este ceea ce numim în mod obișnuit organizarea „liniei fantomă” (vezi Figura 1-2).
Figura 1 Sârmă fantomă din oțel carbon SWRCH35K 200X
Figura 2 Sârmă fantomă din oțel carbon simplu Q235 500X
Când oțelul este laminat la cald, atâta timp cât există o segregare a fosforului în țagle, este imposibil să se obțină o microstructură uniformă.Mai mult, din cauza segregării severe a fosforului, s-a format o structură de „sârmă fantomă”, care va reduce inevitabil proprietățile mecanice ale materialului..
Segregarea fosforului în oțelul carbon este obișnuită, dar gradul este diferit.Când fosforul este segregat sever (apare structura „linia fantomă”), acesta va aduce efecte extrem de adverse oțelului.Evident, segregarea severă a fosforului este vinovată de crăparea materialului în timpul procesului de înclinare la rece.Deoarece granulele diferite din oțel au conținut diferit de fosfor, materialul are rezistență și duritate diferite;pe de altă parte, face ca materialul să producă stres intern, va promova materialul să fie predispus la fisurare internă.În materialul cu structură „sârmă fantomă”, este tocmai reducerea durității, rezistenței, alungirea după fractură și reducerea suprafeței, în special reducerea tenacității la impact, ceea ce va duce la fragilitatea la rece a materialului, astfel încât conținutul de fosfor. iar proprietățile structurale ale oțelului au o relație foarte strânsă.
Detectarea metalografică În țesutul „linia fantomă” din centrul câmpului vizual, există un număr mare de sulfuri alungite de culoare gri deschis.Incluziunile nemetalice din oțelul de structură există în principal sub formă de oxizi și sulfuri.Conform GB/T10561-2005 „Metoda de inspecție microscopică a diagramei de clasificare standard pentru conținutul incluziunilor nemetalice din oțel”, incluziunile de tip B sunt vulcanizate în acest moment Nivelul materialului atinge 2,5 și mai sus.După cum știm cu toții, incluziunile nemetalice sunt surse potențiale de fisuri.Existența lor va afecta grav continuitatea și compactitatea microstructurii de oțel și va reduce foarte mult rezistența intergranulară a oțelului.Din aceasta se deduce că prezența sulfurilor în „linia fantomă” a structurii interne a oțelului este locația cea mai probabilă pentru fisurare.Prin urmare, fisurile de forjare la rece și fisurile de stingere prin tratament termic într-un număr mare de locuri de producție de elemente de fixare sunt cauzate de un număr mare de sulfuri subțiri de culoare gri deschis.Apariția unor astfel de țesături proaste distruge continuitatea proprietăților metalului și crește riscul tratamentului termic.„Firtul fantomă” nu poate fi îndepărtat prin normalizare etc., iar elementele de impurități trebuie controlate strict din procesul de topire sau înainte ca materiile prime să intre în fabrică.
Incluziunile nemetalice sunt împărțite în silicat de alumină (tip A) (tip C) și oxid sferic (tip D) în funcție de compoziția și deformabilitatea lor.Existența lor întrerupe continuitatea metalului, iar după decojire se formează gropi sau fisuri.Este foarte ușor să se formeze o sursă de fisuri în timpul răsturnării la rece și să provoace concentrarea tensiunilor în timpul tratamentului termic, având ca rezultat stingerea fisurilor.Prin urmare, incluziunile nemetalice trebuie strict controlate.Standardele actuale GB/T700-2006 „Oțel structural de carbon” și GB/T699-2016 „Oțel structural de carbon de înaltă calitate” nu stabilesc cerințe clare pentru incluziunile nemetalice..Pentru părțile importante, liniile grosiere și fine ale lui A, B și C nu sunt în general mai mari de 1,5, iar liniile grosiere și fine D și D nu sunt mai mari de 2.
Ora postării: Oct-21-2021
