Аналіз утворення та розтріскування сегрегації фосфору в вуглецевій конструкційній сталі

Високоякісна сировина є основою для виробництва якісних кріплень. Однак у багатьох виробах виробників кріплення будуть тріщини. чому це відбувається

В даний час загальні характеристики вуглецевої конструкційної сталевої катанки, що надається вітчизняними металургійними заводами, становлять φ 5,5- φ 45, більш зрілий діапазон – φ 6,5- φ 30. Є багато аварій, спричинених сегрегацією фосфору, наприклад, сегрегацією фосфору невелика катанка і брусок. Вплив сегрегації фосфору та аналіз утворення тріщин представлені нижче для довідки. Додавання фосфору в фазову діаграму вуглецю заліза відповідно закриє область фази аустеніту і неминуче збільшить відстань між солідусом і ліквідусом. Коли сталь, що містить фосфор, охолоджується з рідкого стану в твердий стан, їй потрібно пройти через широкий діапазон температур.

Вуглецева сталь 10B21
Швидкість дифузії фосфору в сталі повільна, а розплавлене залізо з високою концентрацією фосфору (низька температура плавлення) повне перших затверділих дендритів, що призводить до сегрегації фосфору. Для виробів, які часто мають тріщини під час холодного кування або холодної екструзії, металографічне дослідження та аналіз показують, що ферит і перліт розподіляються смужками, а в матриці є ферит з білими смугами. На смугастій феритовій матриці є переривчасті світло-сірі сульфідні включення. Смугасту структуру сульфіду називають «лінією привидів» через сегрегацію сульфідів.
Причина полягає в тому, що область із серйозним виділенням фосфору представляє білу яскраву зону в зоні збагачення фосфору. У слябі безперервного лиття через високий вміст фосфору в білій області стовпчасті кристали, багаті фосфором, концентруються, зменшуючи вміст фосфору. Коли заготовка твердне, дендрити аустеніту спочатку відокремлюються від розплавленої сталі. Фосфор і сірка в цих дендритах відновлені, але остаточно затверділа розплавлена ​​сталь містить елементи фосфору і сірки. Він застигає між осями дендритів, оскільки фосфор і сірка містять багато елементів. У цей час утворюється сульфід, а фосфор розчиняється в матриці. Оскільки вміст елементів фосфору та сірки високий, тут утворюється сульфід, а фосфор розчиняється в матриці. Тому через високий вміст елементів фосфору та сірки вміст вуглецю в твердому розчині фосфору високий. По обидва боки від вуглистого пояса, тобто по обидва боки від зони збагачення фосфором, утворюється довгий і вузький переривчастий перлітовий пояс, паралельний феритовому білому поясу, і прилеглі нормальні тканини відокремлені. Під тиском нагрівання заготовка буде розширюватися в напрямку обробки між валами, оскільки феритовий ремінь містить високий вміст фосфору, тобто сегрегація фосфору призведе до утворення важкої широкої яскравої структури феритового пояса з широкою яскравою структурою феритового пояса . Можна побачити, що в широкому яскравому феритовому поясі також є світло-сірі сульфідні смуги, які поширені довгою смугою багатого сульфідом фосфорного феритового поясу, який ми зазвичай називаємо «лінією привидів». (Див. Малюнок 1-2)

Фланцевий болт

Фланцевий болт

У процесі гарячої прокатки, поки існує сегрегація фосфору, неможливо отримати однорідну мікроструктуру. Що ще важливіше, оскільки виділення фосфору сформувало структуру «примарної лінії», це неминуче призведе до зниження механічних властивостей матеріалу. Виділення фосфору в сталі з вуглецевою зв’язкою є поширеним явищем, але його ступінь різний. Сильне виділення фосфору (структура «примарної лінії») спричинить надзвичайно несприятливий вплив на сталь. Очевидно, що сильна сегрегація фосфору є причиною крекінгу холодної висадки. Оскільки вміст фосфору в різних зернах сталі різний, матеріали мають різну міцність і твердість. З іншого боку, це змушує матеріал створювати внутрішню напругу, через що матеріал легко тріскається. У матеріалах зі структурою «примарної лінії» саме через зниження твердості, міцності, подовження після руйнування та зменшення площі, особливо зменшення ударної в’язкості, вміст фосфору в матеріалах має великий зв’язок зі структурою та властивості сталі.
У тканині «примарної лінії» в середині поля зору за допомогою металографії було виявлено велику кількість тонкого світло-сірого сульфіду. Неметалічні включення в конструкційній сталі в основному існують у вигляді оксидів і сульфідів. Відповідно до стандартної класифікаційної діаграми GB/T10561-2005 для вмісту неметалевих включень у сталі, вміст сульфіду включень класу B становить 2,5 або вище. Неметалічні включення є потенційним джерелом розтріскування. Його існування серйозно пошкодить безперервність і компактність сталевої конструкції, таким чином значно зменшуючи міжкристальну міцність.
Існує припущення, що сульфід у внутрішній структурі «лінії примари» сталі є частиною, яка найлегше розламується. Тому велика кількість кріплень тріснула під час холодної висадки та загартування при термічній обробці на місці виробництва, які були спричинені великою кількістю світло-сірих довгих сульфідів. Цей нетканий матеріал порушив безперервність властивостей металу та збільшив ризик термічної обробки. «Примарну лінію» не можна видалити за допомогою нормалізації та інших методів, а елементи домішок повинні суворо контролюватися перед плавкою або надходженням сировини на завод. За складом і здатністю до деформації неметалічні включення поділяють на оксид алюмінію (тип А), силікатні (тип С) і сферичні оксиди (тип D). Його зовнішній вигляд порушує безперервність металу та перетворюється на ямки або тріщини після відшарування, що легко утворює тріщини під час холодної висадки та спричиняє концентрацію напруги під час термічної обробки, таким чином викликаючи тріщини, що загартовуються. Тому слід суворо контролювати неметалічні включення. Поточні конструкційні вуглецеві конструкційні сталі GB/T700-2006 і GB T699-2016 високоякісних вуглецевих сталей висувають вимоги до неметалевих включень. Для важливих частин це, як правило, груба серія типів A, B, C, тонка серія не перевищує 1,5, груба система типу D, Ds і рівень 2 не перевищує рівень 2.

Компанія Hebei Chengyi Engineering Materials Co., Ltd. має 21-річний досвід виробництва та продажу кріплень. Наші кріплення використовують високоякісну сировину, передові технології виробництва та виготовлення, а також досконалу систему управління для забезпечення якості продукції. Якщо ви зацікавлені в придбанні кріплення, звертайтеся до нас.


Час публікації: 28 жовтня 2022 р