Analýza tvorby a praskania segregácie fosforu v uhlíkovej konštrukčnej oceli

Analýza tvorby a praskania segregácie fosforu v uhlíkovej konštrukčnej oceli

V súčasnosti sú bežné špecifikácie drôtov a tyčí z uhlíkovej konštrukčnej ocele, ktoré poskytujú domáce oceliarne, φ5,5-φ45 a zrelší rozsah je φ6,5-φ30.Existuje mnoho nehôd s kvalitou spôsobených segregáciou fosforu v surovinách na výrobu valcovaných a tyčových tyčí malých rozmerov.Poďme sa porozprávať o vplyve segregácie fosforu a analýze tvorby trhlín pre vašu referenciu.

Prídavok fosforu k železu môže zodpovedajúcim spôsobom uzavrieť oblasť austenitickej fázy vo fázovom diagrame železo-uhlík.Preto treba zväčšiť vzdialenosť medzi solidom a likvidom.Keď sa oceľ s obsahom fosforu ochladí z kvapaliny na pevnú látku, musí prejsť širokým teplotným rozsahom.Rýchlosť difúzie fosforu v oceli je pomalá.V tomto čase sa do medzier medzi prvými stuhnutými dendritmi naplní roztavené železo s vysokou koncentráciou fosforu (nízka teplota topenia), čím sa vytvorí segregácia fosforu.

V procese vytláčania za studena alebo extrúzie za studena sú často viditeľné popraskané produkty.Metalografická kontrola a analýza prasknutých produktov ukazuje, že ferit a perlit sú rozmiestnené v pásoch a v matrici je jasne vidieť pásik bieleho železa.Vo ferite sú na tejto pásovej feritovej matrici prerušované svetlosivé sulfidové inklúzie v tvare pásika.Táto pásovitá štruktúra spôsobená segregáciou fosfidu sírového sa nazýva "čara duchov".Je to preto, že zóna bohatá na fosfor v oblasti so silnou segregáciou fosforu sa javí ako biela a svetlá.V dôsledku vysokého obsahu fosforu v bielom a svetlom páse je obsah uhlíka v bielom a svetlom páse obohatenom fosforom znížený alebo je obsah uhlíka veľmi malý.Týmto spôsobom sa stĺpcové kryštály dosky kontinuálneho liatia vyvíjajú smerom k stredu počas kontinuálneho liatia pásu obohateného fosforom..Keď predvalok stuhne, z roztavenej ocele sa najskôr vyzrážajú austenitové dendrity.Fosfor a síra obsiahnuté v týchto dendritoch sú redukované, ale finálna stuhnutá roztavená oceľ je bohatá na fosfor a sírové nečistoty, ktoré tuhnú v roku Medzi osou dendritov v dôsledku vysokého obsahu fosforu a síry síra vytvorí sulfid a fosfor sa rozpustí v matrici.Nie je ľahké ho difundovať a má za následok vypúšťanie uhlíka.Uhlík sa nedá roztaviť, takže okolo tuhého roztoku fosforu (strany feritového bieleho pásu) majú vyšší obsah uhlíka.Uhlíkový prvok na oboch stranách feritového pásu, to znamená na oboch stranách fosforom obohatenej oblasti, tvorí úzky, prerušovaný perlitový pás rovnobežný s feritovým bielym pásom a priľahlé normálne tkanivo je oddelené.Keď sa predvalok zahreje a stlačí, hriadele sa roztiahnu pozdĺž smeru spracovania valcovaním.Je to práve preto, že feritový pás obsahuje vysoký obsah fosforu, to znamená, že vážna segregácia fosforu vedie k vytvoreniu skutočnej štruktúry širokého a jasného feritového pásu so zjavným železom. V širokom a svetlom páse sú svetlosivé pásy sulfidu. telo prvku.Tento na fosfor bohatý feritový pás s dlhými pásikmi sulfidu je to, čo bežne nazývame organizáciou „ghost line“ (pozri obrázok 1-2).

Analýza tvorby a praskania segregácie fosforu v uhlíkovej konštrukčnej oceli02
Obrázok 1 Ghost drôt z uhlíkovej ocele SWRCH35K 200X

Analýza tvorby a praskania segregácie fosforu v uhlíkovej konštrukčnej oceli01
Obrázok 2 Duch drôt z obyčajnej uhlíkovej ocele Q235 500X

Keď je oceľ valcovaná za tepla, pokiaľ je v predvalku segregácia fosforu, nie je možné získať jednotnú mikroštruktúru.Okrem toho sa v dôsledku silnej segregácie fosforu vytvorila štruktúra „duchého drôtu“, ktorá nevyhnutne zníži mechanické vlastnosti materiálu..

Segregácia fosforu v uhlíkovej oceli je bežná, ale stupeň je iný.Keď je fosfor silne segregovaný (objaví sa štruktúra „ghost line“), prinesie to oceli mimoriadne nepriaznivé účinky.Je zrejmé, že silná segregácia fosforu je vinníkom praskania materiálu počas procesu chladenia.Pretože rôzne zrná v oceli majú rôzny obsah fosforu, materiál má rôznu pevnosť a tvrdosť;na druhej strane je to tiež, aby materiál vytváral vnútorné napätie, podporí to náchylnosť materiálu na vnútorné praskanie.Pri materiáli so štruktúrou „ghost wire“ ide práve o zníženie tvrdosti, pevnosti, ťažnosti po lomu a zmenšenie plochy, najmä zníženie rázovej húževnatosti, čo povedie k studenej krehkosti materiálu, takže obsah fosforu a štrukturálne vlastnosti ocele majú veľmi úzky vzťah.

Metalografická detekcia V tkanive "ghost line" v strede zorného poľa sa nachádza veľké množstvo svetlosivých predĺžených sulfidov.Nekovové inklúzie v konštrukčnej oceli existujú hlavne vo forme oxidov a sulfidov.Podľa GB/T10561-2005 "Štandardná mikroskopická metóda kontroly triedenia obsahu nekovových inklúzií v oceli" sú inklúzie typu B vulkanizované v tomto čase. Úroveň materiálu dosahuje 2,5 a viac.Ako všetci vieme, nekovové inklúzie sú potenciálnymi zdrojmi trhlín.Ich existencia vážne poškodí kontinuitu a kompaktnosť mikroštruktúry ocele a výrazne zníži medzikryštalickú pevnosť ocele.Z toho sa odvodzuje, že najpravdepodobnejším miestom pre praskanie je prítomnosť sulfidov v „čiare duchov“ vnútornej štruktúry ocele.Preto sú trhliny pri kovaní za studena a trhliny pri ochladzovaní tepelným spracovaním vo veľkom počte závodov na výrobu spojovacích materiálov spôsobené veľkým počtom svetlosivých tenkých sulfidov.Vzhľad takýchto zlých väzieb ničí kontinuitu vlastností kovu a zvyšuje riziko tepelného spracovania."Duchovú niť" nemožno odstrániť normalizáciou atď. a prvky nečistôt by mali byť prísne kontrolované z procesu tavenia alebo pred vstupom surovín do továrne.

Nekovové inklúzie sa podľa zloženia a deformovateľnosti delia na oxid hlinitý (typ A), silikátový (typ C) a sférický oxid (typ D).Ich existencia prerušuje kontinuitu kovu a po odlupovaní sa vytvárajú jamky alebo praskliny.Je veľmi ľahké vytvoriť zdroj trhlín počas hutnenia za studena a spôsobiť koncentráciu napätia počas tepelného spracovania, čo vedie k praskaniu pri kalení.Preto musia byť nekovové inklúzie prísne kontrolované.Súčasné oceľové normy GB/T700-2006 „Carbon Structural Steel“ a GB/T699-2016 „High-kvalitná uhlíková konštrukčná oceľ“ nestanovujú jasné požiadavky na nekovové inklúzie..Pre dôležité časti nie sú hrubé a jemné čiary A, B a C vo všeobecnosti väčšie ako 1,5 a hrubé a jemné čiary D a Ds nie sú väčšie ako 2.


Čas odoslania: 21. októbra 2021