Analys av bildandet och sprickbildningen av fosforsegregering i kolkonstruktionsstål

Högkvalitativa råvaror är grunden för att producera högkvalitativa fästelement. Men många fästelementtillverkares produkter kommer att ha sprickor. Varför händer detta?

För närvarande är de vanliga specifikationerna för valstråd av kolkonstruktionsstål som tillhandahålls av inhemska stålverk φ 5,5-φ 45, det mer mogna intervallet är φ 6,5-φ 30. Det finns många kvalitetsolyckor orsakade av fosforsegring, såsom fosforsegring av liten valstråd och stång. Inverkan av fosforsegring och analys av sprickbildning presenteras nedan som referens. Tillsatsen av fosfor i järn-kol-fasdiagrammet kommer motsvarande att stänga austenitfasregionen och oundvikligen öka avståndet mellan solidus och liquidus. När fosforhaltigt stål kyls från flytande till fast material måste det genomgå ett stort temperaturintervall.

10B21 Kolstål
Fosfors diffusionshastighet i stål är långsam, och det smälta järnet med hög fosforkoncentration (låg smältpunkt) är fullt av de första stelnade dendriterna, vilket leder till fosforsegregation. För de produkter som ofta uppvisar sprickor under kallsmide eller kallextrudering, visar den metallografiska undersökningen och analysen att ferrit och perlit är fördelade i remsor, och det finns vitbandad ferrit i matrisen. Det finns intermittenta ljusgrå sulfidinneslutningszoner på den bandade ferritmatrisen. Sulfidens bandade struktur kallas "spöklinje" på grund av sulfidsegregation.
Anledningen är att området med allvarlig fosforsegregation uppvisar en vit, ljus zon i fosforberikningsområdet. I den kontinuerliga gjutningsplattan, på grund av den höga fosforhalten i det vita området, koncentreras de kolumnära kristallerna som är rika på fosfor, vilket minskar fosforhalten. När ämnet stelnar separeras först austenitdendriterna från det smälta stålet. Fosfor och svavlet i dessa dendriter reduceras, men det slutligen stelnade smälta stålet innehåller fosfor- och svavelelement. Det stelnar mellan dendritaxlarna eftersom fosfor- och svavelelementen är höga. Vid denna tidpunkt bildas sulfid, och fosfor löses upp i matrisen. Eftersom fosfor- och svavelelementen är höga bildas sulfid här, och fosfor löses upp i matrisen. På grund av den höga halten av fosfor- och svavelelement är därför kolhalten i den fasta fosforlösningen hög. På båda sidor om det kolhaltiga bältet, det vill säga på båda sidor om fosforberikningsområdet, bildas ett långt och smalt intermittent perlitbälte parallellt med det vita ferritbältet, och intilliggande normala vävnader separeras. Under uppvärmningstrycket kommer ämnet att sträcka sig i bearbetningsriktningen mellan axlarna, eftersom ferritbältet innehåller mycket fosfor, det vill säga fosforsegring leder till bildandet av en tung, bred, ljus ferritbältesstruktur med en bred, ljus ferritbältesstruktur. Det kan ses att det också finns ljusgrå sulfidremsor i det breda, ljusa ferritbältet, som är fördelat med en lång remsa av sulfidrikt fosforferritbälte, vilket vi vanligtvis kallar "spöklinje". (Se figur 1-2)

Flänsbult

Flänsbult

I varmvalsningsprocessen är det omöjligt att erhålla en enhetlig mikrostruktur så länge det finns fosforsegregation. Ännu viktigare är att eftersom fosforsegregationen har bildat en "spöklinjestruktur", kommer det oundvikligen att minska materialets mekaniska egenskaper. Fosforsegregation i kolbundet stål är vanligt, men graden är annorlunda. Allvarlig fosforsegregation ("spöklinjestruktur") kommer att orsaka extremt negativa effekter på stål. Självklart är den kraftiga fosforsegregationen boven i dramat för kallsprickbildning. Eftersom fosforhalten i olika stålkorn är olika har materialen olika hållfasthet och hårdhet. Å andra sidan gör det att materialet producerar inre spänningar, vilket gör materialet lätt att spricka. I material med "spöklinjestruktur" är det just på grund av minskningen av hårdhet, hållfasthet, brottöjning och minskning av area, särskilt minskningen av slagseghet, som fosforhalten i materialen har ett starkt samband med stålets struktur och egenskaper.
I "spöklinjen"-vävnaden mitt i synfältet detekterades en stor mängd tunn, ljusgrå sulfid genom metallografi. De icke-metalliska inneslutningarna i konstruktionsstål förekommer huvudsakligen i form av oxider och sulfider. Enligt GB/T10561-2005 Standard Classification Diagram for the Content of Non metallic Inclusions in Steel är sulfidhalten i klass B-inneslutningar 2,5 eller högre. Icke-metalliska inneslutningar är en potentiell sprickkälla. Dess närvaro kommer allvarligt att skada stålkonstruktionens kontinuitet och kompakthet, vilket kraftigt minskar den intergranulära hållfastheten.
Det spekuleras att sulfiden i stålets interna struktur, "spöklinjen", är den del som lättast spricker. Därför spricker ett stort antal fästelement under kallbehandling och värmebehandling vid produktionsanläggningen, vilket orsakas av ett stort antal ljusgrå långa sulfider. Denna nonwoven-väv förstör metallens kontinuitet och ökar risken för värmebehandling. "Spöklinjen" kan inte avlägsnas genom normalisering och andra metoder, och föroreningar måste kontrolleras strikt innan smältning eller råmaterial kommer in i anläggningen. Beroende på sammansättning och deformerbarhet delas icke-metalliska inneslutningar in i aluminiumoxid (typ A), silikat (typ C) och sfärisk oxid (typ D). Dess utseende kommer att skära av metallens kontinuitet och bli gropar eller sprickor efter skalning, vilket gör det lätt att bilda sprickor under kallbehandling och orsaka spänningskoncentration under värmebehandling, vilket leder till sprickor i kylningen. Därför bör icke-metalliska inneslutningar kontrolleras strikt. De nuvarande standarderna GB/T700-2006 och GB T699-2016 för högkvalitativa kolstål för konstruktioner ställer krav på icke-metalliska inneslutningar. För viktiga delar är det generellt A-, B- och C-typ grova serier, fina serier inte mer än 1,5, och D- och Ds-typ grova system och nivå 2 inte mer än nivå 2.

Hebei Chengyi Engineering Materials Co., Ltd. är ett företag med 21 års erfarenhet av produktion och försäljning av fästelement. Våra fästelement använder högkvalitativa råvaror, avancerad produktions- och tillverkningsteknik och ett perfekt ledningssystem för att säkerställa produktkvaliteten. Om du är intresserad av att köpa fästelement, vänligen kontakta oss.


Publiceringstid: 28 oktober 2022