Analiza nastajanja in razpok segregacije fosforja v ogljikovem konstrukcijskem jeklu

Visokokakovostne surovine so osnova za proizvodnjo visokokakovostnih pritrdilnih elementov. Vendar imajo številni izdelki proizvajalcev pritrdilnih elementov razpoke. Zakaj se to zgodi?

Trenutno so običajne specifikacije žičnih palic iz ogljikovega konstrukcijskega jekla, ki jih zagotavljajo domače jeklarne, φ 5,5- φ 45, bolj zrel razpon je φ 6,5- φ 30。 Obstaja veliko kakovostnih nesreč, ki jih povzroča ločevanje fosforja, kot je ločevanje fosforja majhna žična palica in drog. Spodaj sta za referenco predstavljena vpliv segregacije fosforja in analiza nastajanja razpok. Dodatek fosforja v faznem diagramu železovega ogljika bo ustrezno zaprl območje avstenitne faze in neizogibno povečal razdaljo med solidusom in likvidusom. Ko se jeklo, ki vsebuje fosfor, ohladi iz tekočega v trdno, mora iti skozi široko temperaturno območje.

Ogljikovo jeklo 10B21
Stopnja difuzije fosforja v jeklu je počasna, staljeno železo z visoko koncentracijo fosforja (nizko tališče) pa je polno prvih strjenih dendritov, kar vodi do segregacije fosforja. Pri izdelkih, ki imajo pogosto razpoke med hladnim kovanjem ali hladnim iztiskanjem, metalografski pregled in analiza pokažeta, da sta ferit in perlit porazdeljena v trakove, v matrici pa je belo trakasti ferit. Na trakasti feritni matrici so občasne svetlo sive cone sulfidnih vključkov. Trakasto strukturo sulfida imenujemo "črta duhov" zaradi segregacije sulfida.
Razlog je v tem, da območje z resno segregacijo fosforja predstavlja belo svetlo območje v območju obogatitve s fosforjem. V plošči za kontinuirno litje se zaradi visoke vsebnosti fosforja v belem območju koncentrirajo stebrasti kristali, bogati s fosforjem, kar zmanjša vsebnost fosforja. Ko se gredica strdi, se avstenitni dendriti najprej ločijo od staljenega jekla. Fosfor in žveplo v teh dendritih sta reducirana, vendar končno strjeno staljeno jeklo vsebuje elemente fosforja in žvepla. Strdi se med osi dendritov, ker sta fosfor in žveplovi elementi visoki. V tem času se tvori sulfid in fosfor se raztopi v matriksu. Ker sta elementa fosforja in žvepla visoka, se tu tvori sulfid, fosfor pa je raztopljen v matriksu. Zato je zaradi visoke vsebnosti elementov fosforja in žvepla vsebnost ogljika v trdni raztopini fosforja visoka. Na obeh straneh ogljikovega pasu, to je na obeh straneh območja obogatitve s fosforjem, nastane dolg in ozek intermitenten perlitni pas, vzporeden s feritno belim pasom, sosednja normalna tkiva pa so ločena. Pod pritiskom segrevanja se bo gredica razširila v smeri obdelave med gredmi, ker feritni pas vsebuje visoko vsebnost fosforja, kar pomeni, da bo segregacija fosforja povzročila nastanek težke široke svetle strukture feritnega pasu s široko svetlo strukturo feritnega pasu . Vidimo lahko, da obstajajo tudi svetlo sivi sulfidni trakovi v širokem svetlem feritnem pasu, ki je porazdeljen z dolgim ​​trakom fosforjevega feritnega pasu, bogatega s sulfidi, ki ga običajno imenujemo "črta duhov". (Glej sliko 1-2)

Vijak prirobnice

Vijak prirobnice

V procesu vročega valjanja, dokler obstaja segregacija fosforja, je nemogoče doseči enakomerno mikrostrukturo. Še pomembneje, ker je ločevanje fosforja oblikovalo strukturo "linije duhov", bo to neizogibno zmanjšalo mehanske lastnosti materiala. Ločevanje fosforja v jeklu z ogljikom je običajno, vendar je njegova stopnja različna. Močna segregacija fosforja (struktura »črte duhov«) bo povzročila izjemno škodljive učinke na jeklo. Očitno je močna segregacija fosforja krivec za razpoke pri hladnem nabiranju. Ker je vsebnost fosforja v različnih zrnih jekla različna, imajo materiali različno trdnost in trdoto. Po drugi strani pa povzroči, da material proizvaja notranje napetosti, zaradi česar bo material zlahka počil. Pri materialih s strukturo »črt duhov« je prav zaradi zmanjšanja trdote, trdnosti, raztezka po zlomu in zmanjšanja površine, predvsem zmanjšanja udarne žilavosti, vsebnost fosforja v materialih v veliki povezavi s strukturo in lastnosti jekla.
V tkivu »črte duhov« na sredini vidnega polja je metalografija zaznala veliko količino tankega, svetlo sivega sulfida. Nekovinski vključki v konstrukcijskem jeklu obstajajo predvsem v obliki oksidov in sulfidov. V skladu s standardnim klasifikacijskim diagramom GB/T10561-2005 za vsebnost nekovinskih vključkov v jeklu je vsebnost sulfida v vključkih razreda B 2,5 ali več. Nekovinski vključki so potencialni vir razpok. Njegov obstoj bo resno poškodoval kontinuiteto in kompaktnost jeklene konstrukcije, s čimer se bo močno zmanjšala medzrnska trdnost.
Špekulira se, da je sulfid v notranji strukturi "linije duhov" jekla del, ki ga je najlažje razpokati. Zato je veliko število pritrdilnih elementov počilo pri hladnem nanašanju in kaljenju s toplotno obdelavo na proizvodnem mestu, kar je povzročilo veliko število svetlo sivih dolgih sulfidov. Ta netkana tkanina je uničila kontinuiteto kovinskih lastnosti in povečala tveganje toplotne obdelave. "Črte duha" ni mogoče odstraniti z normalizacijo in drugimi metodami, elemente nečistoč pa je treba strogo nadzorovati pred taljenjem ali vstopom surovin v obrat. Glede na sestavo in deformabilnost delimo nekovinski vključki na aluminijev oksid (tip A), silikat (tip C) in sferične okside (tip D). Njegov videz bo prekinil kontinuiteto kovine in po luščenju postal vdolbinice ali razpoke, kar lahko povzroči razpoke med hladnim nanašanjem in povzroči koncentracijo napetosti med toplotno obdelavo, kar povzroči razpoke pri gašenju. Zato je treba nekovinske vključke strogo nadzorovati. Trenutna konstrukcijska ogljikova konstrukcijska jekla GB/T700-2006 in GB T699-2016 visokokakovostna ogljikova jekla postavljajo zahteve za nekovinske vključke. Za pomembne dele je na splošno groba serija tipa A, B, C, fina serija ni večja od 1,5, grobi sistem vrste D, Ds in stopnja 2 ni večja od stopnje 2.

Hebei Chengyi Engineering Materials Co., Ltd. je podjetje z 21-letnimi izkušnjami v proizvodnji in prodaji pritrdilnih elementov. Naši pritrdilni elementi uporabljajo visokokakovostne surovine, napredno proizvodno in proizvodno tehnologijo ter popoln sistem upravljanja za zagotavljanje kakovosti izdelkov. Če se zanimate za nakup pritrdilnih elementov, nas kontaktirajte.

 


Čas objave: 28. oktober 2022