Anàlisi de la formació i el craqueig de la segregació de fòsfor en acers estructurals al carboni

Anàlisi de la formació i el craqueig de la segregació de fòsfor en acers estructurals al carboni

Actualment, les especificacions comunes de barres i barres d'acer estructural al carboni proporcionades per les fàbriques d'acer domèstiques són φ5,5-φ45, i el rang més madur és φ6,5-φ30. Hi ha molts accidents de qualitat causats per la segregació de fòsfor en matèries primeres de barres i barres de mida petita. Parlem de la influència de la segregació del fòsfor i de l'anàlisi de la formació d'esquerdes per a la vostra referència.

L'addició de fòsfor al ferro pot tancar corresponentment la regió de fase austenita al diagrama de fases ferro-carboni. Per tant, s'ha d'ampliar la distància entre el sòlid i el líquid. Quan l'acer que conté fòsfor es refreda de líquid a sòlid, ha de passar per un ampli rang de temperatures. La velocitat de difusió del fòsfor a l'acer és lenta. En aquest moment, el ferro fos amb una alta concentració de fòsfor (punt de fusió baix) s'omple als buits entre les primeres dendrites solidificades, formant així una segregació de fòsfor.

En l'encapçalament en fred o en el procés d'extrusió en fred, sovint es veuen productes esquerdats. La inspecció metal·logràfica i l'anàlisi dels productes esquerdats mostra que la ferrita i la perlita es distribueixen en bandes, i es pot veure clarament una franja de ferro blanc a la matriu. A la ferrita, hi ha inclusions intermitents de sulfur gris clar en forma de banda en aquesta matriu de ferrita en forma de banda. Aquesta estructura en forma de banda causada per la segregació del fosfur de sofre s'anomena "línia fantasma". Això es deu al fet que la zona rica en fòsfor a la zona amb una segregació severa de fòsfor sembla blanca i brillant. A causa de l'alt contingut de fòsfor del cinturó blanc i brillant, el contingut de carboni del cinturó blanc i brillant enriquit amb fòsfor es redueix o el contingut de carboni és molt petit. D'aquesta manera, els cristalls columnars de la llosa de colada contínua es desenvolupen cap al centre durant la colada contínua del cinturó enriquit amb fòsfor. . Quan la palangana es solidifica, primer es precipiten les dendrites d'austenita de l'acer fos. El fòsfor i el sofre continguts en aquestes dendrites es redueixen, però l'acer fos solidificat final és ric en fòsfor i elements d'impuresa de sofre, que es solidifiquen en Entre l'eix de la dendrita, a causa de l'alt contingut de fòsfor i sofre, el sofre formarà sulfur i el fòsfor es dissol a la matriu. No és fàcil de difondre i té l'efecte de descarregar carboni. El carboni no es pot fondre, de manera que al voltant de la solució sòlida de fòsfor (els costats de la banda blanca de ferrita) tenen un contingut de carboni més elevat. L'element de carboni a ambdós costats del cinturó de ferrita, és a dir, als dos costats de la zona enriquida amb fòsfor, formen respectivament un cinturó de perlita estret i intermitent paral·lel al cinturó blanc de ferrita i el teixit normal adjacent separat. Quan la palangana s'escalfa i es pressiona, els eixos s'estendran al llarg de la direcció de processament de rodament. És precisament perquè la banda de ferrita conté fòsfor alt, és a dir, la segregació greu de fòsfor condueix a la formació d'una estructura de banda de ferrita àmplia i brillant, amb ferro evident. Hi ha tires de sulfur gris clar a la banda ampla i brillant del cos de l'element. Aquesta banda de ferrita rica en fòsfor amb llargues tires de sulfur és el que comunament anomenem l'organització de la "línia fantasma" (vegeu la figura 1-2).

Analysis of Formation and Cracking of Phosphorus Segregation in Carbon Structural Steel02
Figura 1 Cable fantasma en acer al carboni SWRCH35K 200X

Analysis of Formation and Cracking of Phosphorus Segregation in Carbon Structural Steel01
Figura 2 Cable fantasma d'acer al carboni normal Q235 500X

Quan l'acer es lamina en calent, sempre que hi hagi segregació de fòsfor a la palangana, és impossible obtenir una microestructura uniforme. A més, a causa de la severa segregació de fòsfor, s'ha format una estructura de "filferro fantasma", que reduirà inevitablement les propietats mecàniques del material. .

La segregació del fòsfor en l'acer al carboni és habitual, però el grau és diferent. Quan el fòsfor està severament segregat (apareix l'estructura de la "línia fantasma"), provocarà efectes extremadament adversos a l'acer. Òbviament, la severa segregació de fòsfor és la culpable de l'esquerda del material durant el procés d'encapçalament en fred. Com que els diferents grans d'acer tenen un contingut de fòsfor diferent, el material té una resistència i duresa diferents; d'altra banda, també fa que el material produeixi estrès intern, promourà que el material sigui propens a esquerdes internes. En el material amb estructura de "filferro fantasma", és precisament la reducció de la duresa, la resistència, l'allargament després de la fractura i la reducció de l'àrea, especialment la reducció de la resistència a l'impacte, que provocarà la fragilitat del material en fred, de manera que el contingut de fòsfor i les propietats estructurals de l'acer tenen una relació molt estreta.

Detecció metal·logràfica En el teixit de la "línia fantasma" al centre del camp de visió, hi ha un gran nombre de sulfurs allargats de color gris clar. Les inclusions no metàl·liques en l'acer estructural existeixen principalment en forma d'òxids i sulfurs. Segons GB/T10561-2005 "Mètode d'inspecció microscòpica del gràfic de classificació estàndard per al contingut d'inclusions no metàl·liques a l'acer", les inclusions de tipus B estan vulcanitzades en aquest moment. El nivell de material arriba a 2,5 o superior. Com tots sabem, les inclusions no metàl·liques són fonts potencials d'esquerdes. La seva existència danyarà greument la continuïtat i la compacitat de la microestructura d'acer i reduirà considerablement la resistència intergranular de l'acer. D'això es dedueix que la presència de sulfurs a la "línia fantasma" de l'estructura interna de l'acer és el lloc més probable per a l'esquerdament. Per tant, les esquerdes de forja en fred i les esquerdes d'extinció del tractament tèrmic en un gran nombre de llocs de producció de fixació són causades per un gran nombre de sulfurs prims de color gris clar. L'aparició d'aquests mals teixits destrueix la continuïtat de les propietats del metall i augmenta el risc de tractament tèrmic. El "fil fantasma" no es pot eliminar mitjançant la normalització, etc., i els elements d'impureses s'han de controlar estrictament des del procés de fosa o abans que les matèries primeres entrin a la fàbrica.

Les inclusions no metàl·liques es divideixen en silicat d'alúmina (tipus A) (tipus C) i òxid esfèric (tipus D) segons la seva composició i deformabilitat. La seva existència talla la continuïtat del metall i es formen fosses o esquerdes després del pelat. És molt fàcil formar una font d'esquerdes durant el revolt per fred i provocar la concentració d'estrès durant el tractament tèrmic, donant lloc a l'extinció de les esquerdes. Per tant, les inclusions no metàl·liques s'han de controlar estrictament. Els estàndards actuals d'acer GB/T700-2006 "Acer estructural al carboni" i GB/T699-2016 "Acer estructural al carboni d'alta qualitat" no indiquen requisits clars per a inclusions no metàl·liques. . Per a les peces importants, les línies gruixudes i fines d'A, B i C generalment no són superiors a 1,5, i les línies gruixudes i fines D i D no són més de 2.


Hora de publicació: 21-octubre-2021