Analisi della formazione e cracking della segregazione del fosforo negli acciai strutturali al carbonio
Attualmente, le specifiche comuni delle vergelle e delle barre di acciaio strutturale al carbonio fornite dalle acciaierie domestiche sono φ5,5-φ45 e l'intervallo più maturo è φ6,5-φ30.Ci sono molti incidenti di qualità causati dalla segregazione del fosforo nelle vergelle di piccole dimensioni e nelle materie prime delle barre.Parliamo dell'influenza della segregazione del fosforo e dell'analisi della formazione di crepe come riferimento.
L'aggiunta di fosforo al ferro può chiudere corrispondentemente la regione di fase austenite nel diagramma di fase ferro-carbonio.Pertanto, la distanza tra il solidus e il liquidus deve essere allargata.Quando l'acciaio contenente fosforo viene raffreddato da liquido a solido, deve passare attraverso un ampio intervallo di temperature.La velocità di diffusione del fosforo nell'acciaio è lenta.In questo momento, il ferro fuso con un'elevata concentrazione di fosforo (basso punto di fusione) viene riempito negli spazi tra i primi dendriti solidificati, formando così la segregazione del fosforo.
Nel processo di stampaggio a freddo o di estrusione a freddo, si vedono spesso prodotti screpolati.L'ispezione metallografica e l'analisi dei prodotti crackizzati mostra che la ferrite e la perlite sono distribuite in fasce, e nella matrice è ben visibile una striscia di ferro bianco.Nella ferrite sono presenti inclusioni intermittenti di solfuro grigio chiaro a forma di banda su questa matrice di ferrite a forma di banda.Questa struttura a forma di banda causata dalla segregazione del fosfuro di zolfo è chiamata "linea fantasma".Questo perché la zona ricca di fosforo nell'area con grave segregazione del fosforo appare bianca e luminosa.A causa dell'alto contenuto di fosforo della cintura bianca e brillante, il contenuto di carbonio nella cintura bianca e brillante arricchita con fosforo è ridotto o il contenuto di carbonio è molto piccolo.In questo modo i cristalli colonnari della bramma di colata continua si sviluppano verso il centro durante la colata continua del nastro arricchito di fosforo..Quando la billetta è solidificata, i dendriti di austenite vengono prima precipitati dall'acciaio fuso.Il fosforo e lo zolfo contenuti in questi dendriti sono ridotti, ma l'acciaio fuso solidificato finale è ricco di elementi di impurità di fosforo e zolfo, che si solidificano tra l'asse dei dendriti, a causa dell'alto contenuto di fosforo e zolfo, lo zolfo formerà solfuro e il fosforo si dissolverà nella matrice.Non è facile da diffondere e ha l'effetto di scaricare carbonio.Il carbonio non può essere fuso, quindi attorno alla soluzione solida di fosforo (i lati della banda bianca di ferrite) hanno un contenuto di carbonio più elevato.L'elemento di carbonio su entrambi i lati della cintura di ferrite, cioè su entrambi i lati dell'area arricchita di fosforo, forma rispettivamente una cintura di perlite stretta e intermittente parallela alla cintura bianca di ferrite e il tessuto normale adiacente separato.Quando la billetta viene riscaldata e pressata, gli alberi si estenderanno lungo la direzione di lavorazione della laminazione.Proprio perché la banda di ferrite contiene un alto contenuto di fosforo, cioè la grave segregazione del fosforo porta alla formazione di una seria struttura a banda di ferrite ampia e brillante, con evidente ferro Sono presenti strisce di solfuro di colore grigio chiaro nell'ampia e brillante banda della corpo dell'elemento.Questa banda di ferrite ricca di fosforo con lunghe strisce di solfuro è ciò che comunemente chiamiamo organizzazione della "linea fantasma" (vedi Figura 1-2).
Figura 1 Filo Ghost in acciaio al carbonio SWRCH35K 200X
Figura 2 Filo Ghost in acciaio al carbonio Q235 500X
Quando l'acciaio viene laminato a caldo, finché c'è segregazione di fosforo nella billetta, è impossibile ottenere una microstruttura uniforme.Inoltre, a causa della forte segregazione del fosforo, si è formata una struttura a "filo fantasma", che inevitabilmente ridurrà le proprietà meccaniche del materiale..
La segregazione del fosforo nell'acciaio al carbonio è comune, ma il grado è diverso.Quando il fosforo è severamente segregato (appare la struttura della "linea fantasma"), porterà effetti estremamente negativi sull'acciaio.Ovviamente, la grave segregazione del fosforo è la causa della rottura del materiale durante il processo di stampaggio a freddo.Poiché i diversi grani dell'acciaio hanno un contenuto di fosforo diverso, il materiale ha una resistenza e una durezza diverse;d'altra parte, è anche fare in modo che il materiale produca stress interno, promuoverà il materiale soggetto a screpolature interne.Nel materiale con struttura a "filo fantasma", è proprio la riduzione di durezza, resistenza, allungamento dopo frattura e riduzione dell'area, in particolare la riduzione della resistenza all'urto, che porterà alla fragilità a freddo del materiale, quindi il contenuto di fosforo e le proprietà strutturali dell'acciaio Hanno una relazione molto stretta.
Rilevazione metallografica Nel tessuto della "linea fantasma" al centro del campo visivo, è presente un gran numero di solfuri allungati di colore grigio chiaro.Le inclusioni non metalliche nell'acciaio strutturale esistono principalmente sotto forma di ossidi e solfuri.Secondo GB/T10561-2005 "Standard Grading Chart Microscopic Inspection Method for the Content of Non-metallic Inclusions in Steel", le inclusioni di tipo B vengono vulcanizzate in questo momento. Il livello del materiale raggiunge 2,5 e oltre.Come tutti sappiamo, le inclusioni non metalliche sono potenziali fonti di crepe.La loro esistenza danneggerà gravemente la continuità e la compattezza della microstruttura dell'acciaio e ridurrà notevolmente la resistenza intergranulare dell'acciaio.Da ciò si deduce che la presenza di solfuri nella "linea fantasma" della struttura interna dell'acciaio è la sede più probabile per la fessurazione.Pertanto, le cricche da stampaggio a freddo e da tempra da trattamento termico in un gran numero di siti di produzione di elementi di fissaggio sono causate da un gran numero di sottili solfuri grigio chiaro.L'aspetto di tali pessime trame distrugge la continuità delle proprietà del metallo e aumenta il rischio di trattamento termico.Il "filo fantasma" non può essere rimosso mediante normalizzazione, ecc., e gli elementi di impurità devono essere rigorosamente controllati dal processo di fusione o prima che le materie prime entrino in fabbrica.
Le inclusioni non metalliche si dividono in silicato di allumina (tipo A) (tipo C) e ossido sferico (tipo D) in base alla loro composizione e deformabilità.La loro esistenza interrompe la continuità del metallo e dopo la pelatura si formano buche o crepe.È molto facile formare una fonte di cricche durante il ribaltamento a freddo e causare concentrazione di sollecitazioni durante il trattamento termico, con conseguente cricca da tempra.Pertanto, le inclusioni non metalliche devono essere rigorosamente controllate.Gli attuali standard di acciaio GB/T700-2006 "Acciaio strutturale al carbonio" e GB/T699-2016 "Acciaio strutturale al carbonio di alta qualità" non stabiliscono requisiti chiari per le inclusioni non metalliche..Per le parti importanti, le linee grossolane e sottili di A, B e C generalmente non superano 1,5 e le linee grossolane e sottili D e Ds non superano 2.
Tempo di pubblicazione: 21 ottobre 2021
