Анализ образования и растрескивания сегрегации фосфора в углеродистой конструкционной стали

Высококачественное сырье является основой для производства высококачественного крепежа. Однако продукция многих производителей крепежа имеет трещины. Почему это происходит?

В настоящее время общие характеристики катанки из углеродистой конструкционной стали, поставляемой отечественными сталелитейными заводами, составляют φ 5,5-φ 45, более зрелый диапазон - φ 6,5-φ 30. Существует много проблем с качеством, вызванных сегрегацией фосфора, например, сегрегацией фосфора. небольшая катанка и пруток. Влияние сегрегации фосфора и анализ образования трещин представлены ниже для справки. Добавление фосфора в фазовую диаграмму железа-углерода соответственно закроет область аустенитной фазы и неизбежно увеличит расстояние между солидусом и ликвидусом. Когда фосфорсодержащая сталь охлаждается из жидкого состояния в твердое, ей необходимо пройти через большой диапазон температур.

Углеродистая сталь 10Б21
Скорость диффузии фосфора в стали медленная, а расплавленный чугун с высокой концентрацией фосфора (низкой температурой плавления) полон первых затвердевших дендритов, что приводит к сегрегации фосфора. Для изделий, которые при холодной ковке или холодном прессовании часто имеют трещины, металлографические исследования и анализы показывают, что феррит и перлит распределены полосками, а в матрице присутствует феррит с белыми полосами. На полосчатой ​​ферритовой матрице имеются прерывистые светло-серые зоны сульфидных включений. Полосатая структура сульфида называется «линией-призраком» из-за сегрегации сульфида.
Причина в том, что область с серьезной сегрегацией фосфора представляет собой белую яркую зону в зоне обогащения фосфором. В слябе непрерывной разливки из-за высокого содержания фосфора в белой зоне концентрируются столбчатые кристаллы, богатые фосфором, что снижает содержание фосфора. Когда заготовка затвердевает, аустенитные дендриты сначала отделяются от расплавленной стали. Фосфор и сера в этих дендритах восстанавливаются, но окончательно затвердевшая расплавленная сталь содержит элементы фосфора и серы. Он затвердевает между осями дендритов из-за высокого содержания элементов фосфора и серы. В это время образуется сульфид, а фосфор растворяется в матрице. Из-за высокого содержания элементов фосфора и серы здесь образуется сульфид, а фосфор растворяется в матрице. Следовательно, из-за высокого содержания элементов фосфора и серы содержание углерода в твердом растворе фосфора велико. По обе стороны углеродистого пояса, то есть по обе стороны от области обогащения фосфором, формируется длинный и узкий прерывистый перлитный пояс, параллельный ферритному белому поясу, и отделяются прилегающие нормальные ткани. Под давлением нагрева заготовка будет расширяться в направлении обработки между валами, поскольку ферритовый ремень содержит большое количество фосфора, то есть сегрегация фосфора приведет к образованию тяжелой структуры широкого яркого ферритового ремня со структурой широкого яркого ферритового ремня. . Видно, что в широком ярком ферритовом поясе также присутствуют светло-серые сульфидные полосы, которые распределены с длинной полосой ферритового пояса, богатого сульфидами и фосфором, который мы обычно называем «призрачной линией». (См. Рисунок 1-2)

Фланцевый болт

Фланцевый болт

В процессе горячей прокатки, пока существует сегрегация фосфора, невозможно получить однородную микроструктуру. Что еще более важно, поскольку сегрегация фосфора образовала структуру «призрачной линии», она неизбежно приведет к снижению механических свойств материала. Сегрегация фосфора в углеродистой стали является обычным явлением, но ее степень различна. Сильная сегрегация фосфора (структура «призрачная линия») оказывает крайне неблагоприятное воздействие на сталь. Очевидно, что сильная сегрегация фосфора является причиной холодного крекинга. Поскольку содержание фосфора в разных зернах стали различно, материалы имеют разную прочность и твердость. С другой стороны, это заставляет материал создавать внутренние напряжения, из-за которых материал легко растрескивается. В материалах со структурой «призрачная линия» именно из-за снижения твердости, прочности, удлинения после разрушения и уменьшения площади, особенно уменьшения ударной вязкости, содержание фосфора в материалах имеет большую связь со структурой и свойства стали.
В ткани «призрачной линии» в середине поля зрения методом металлографии обнаружено большое количество тонкого светло-серого сульфида. Неметаллические включения в конструкционной стали существуют преимущественно в виде оксидов и сульфидов. Согласно стандартной классификационной схеме содержания неметаллических включений в стали GB/T10561-2005, содержание сульфидов во включениях класса B составляет 2,5 или выше. Неметаллические включения являются потенциальным источником трещин. Его существование серьезно повредит непрерывность и компактность стальной структуры, что значительно снизит межкристаллитную прочность.
Предполагается, что сульфид во внутренней структуре «призрачной линии» стали является наиболее легко растрескивающейся частью. Поэтому при холодной высадке и термической закалке на производстве произошло растрескивание большого количества крепежных изделий, что было вызвано большим количеством светло-серых длинных сульфидов. Этот нетканый материал нарушил непрерывность свойств металла и увеличил риск термической обработки. «Призрачную линию» нельзя удалить нормализацией и другими методами, а элементы-примеси должны строго контролироваться перед плавкой или поступлением сырья на завод. По составу и деформируемости неметаллические включения делятся на глиноземные (тип А), силикатные (тип С) и сферические оксидные (тип Д). Его внешний вид нарушит непрерывность металла и превратится в ямки или трещины после шелушения, что легко образует трещины во время холодной высадки и вызывает концентрацию напряжений во время термообработки, вызывая тем самым закалочные трещины. Поэтому неметаллические включения должны строго контролироваться. Текущие стандарты «Высококачественные углеродистые стали GB/T700-2006» и «GB T699-2016» выдвигают требования к неметаллическим включениям. Для важных деталей обычно используются грубые серии типа A, B, C, грубая серия типа D, Ds и уровень 2 не выше уровня 2.

Hebei Chengyi Engineering Materials Co., Ltd. — компания с 21-летним опытом производства и продаж крепежных изделий. В наших крепежных изделиях используется высококачественное сырье, передовые технологии производства и производства, а также совершенная система управления для обеспечения качества продукции. Если вы заинтересованы в приобретении крепежа, свяжитесь с нами.


Время публикации: 28 октября 2022 г.