Высококачественное сырье является основой для производства высококачественных крепежных изделий. Однако продукция многих производителей крепежных изделий имеет трещины. Почему это происходит?

В настоящее время стандартные характеристики проволоки из углеродистой конструкционной стали, поставляемой отечественными металлургическими заводами, составляют φ 5,5–φ 45, более распространенный диапазон — φ 6,5–φ 30. Многие дефекты качества вызваны сегрегацией фосфора, например, сегрегацией фосфора в тонкой проволоке и прутках. Влияние сегрегации фосфора и анализ образования трещин приведены ниже для справки. Добавление фосфора в фазовую диаграмму железо-углерод приводит к замыканию области аустенитной фазы и неизбежно увеличивает расстояние между солидусом и ликвидусом. При охлаждении стали, содержащей фосфор, из жидкого состояния в твердое, ей необходимо пройти через широкий температурный диапазон.

Диффузия фосфора в стали происходит медленно, и расплавленное железо с высокой концентрацией фосфора (низкой температурой плавления) заполнено первыми затвердевшими дендритами, что приводит к сегрегации фосфора. В изделиях, часто имеющих трещины при холодной ковке или холодной экструзии, металлографическое исследование показывает, что феррит и перлит распределены полосами, а в матрице присутствует белый полосчатый феррит. На полосчатой ​​ферритной матрице наблюдаются прерывистые светло-серые зоны включения сульфидов. Полосчатая структура сульфидов называется «призрачной линией» из-за сегрегации сульфидов.
Причина заключается в том, что в зоне с выраженной сегрегацией фосфора в области обогащения фосфором образуется белая блестящая зона. В непрерывнолитом слитке из-за высокого содержания фосфора в белой зоне происходит концентрация столбчатых кристаллов, богатых фосфором, что приводит к снижению содержания фосфора. При затвердевании заготовки сначала от расплавленной стали отделяются аустенитные дендриты. Содержание фосфора и серы в этих дендритах снижается, но окончательно затвердевшая расплавленная сталь содержит фосфор и серу. Она затвердевает между осями дендритов, поскольку содержание фосфора и серы высокое. В это время образуется сульфид, и фосфор растворяется в матрице. Из-за высокого содержания фосфора и серы здесь образуется сульфид, и фосфор растворяется в матрице. Следовательно, из-за высокого содержания фосфора и серы содержание углерода в твердом растворе фосфора высокое. По обеим сторонам углеродистого пояса, то есть по обеим сторонам зоны обогащения фосфором, образуется длинный и узкий прерывистый перлитовый пояс, параллельный белому ферритовому поясу, при этом соседние нормальные ткани разделяются. Под воздействием давления нагрева заготовка будет простираться в направлении обработки между валами, поскольку ферритовый пояс содержит большое количество фосфора, то есть сегрегация фосфора приведет к образованию тяжелой широкой блестящей ферритовой поясной структуры. Видно, что в широкой блестящей ферритовой поясной структуре также присутствуют светло-серые сульфидные полосы, которые распределены вдоль длинной полосы богатого сульфидами фосфорного ферритового пояса, которую мы обычно называем «призрачной линией». (См. рисунок 1-2)

Фланцевый болт

В процессе горячей прокатки, пока существует сегрегация фосфора, невозможно получить однородную микроструктуру. Что еще важнее, поскольку сегрегация фосфора образует структуру «призрачных линий», это неизбежно снижает механические свойства материала. Сегрегация фосфора в стали с углеродистыми связями является распространенным явлением, но ее степень различна. Сильная сегрегация фосфора («структура призрачных линий») оказывает крайне негативное воздействие на сталь. Очевидно, что сильная сегрегация фосфора является причиной растрескивания при холодной высадке. Поскольку содержание фосфора в разных зернах стали различно, материалы обладают разной прочностью и твердостью. С другой стороны, это приводит к возникновению внутренних напряжений в материале, что облегчает его растрескивание. В материалах со структурой «призрачных линий» именно из-за снижения твердости, прочности, удлинения после разрушения и уменьшения площади поперечного сечения, особенно снижения ударной вязкости, содержание фосфора в материалах имеет большую взаимосвязь со структурой и свойствами стали.
В «призрачной линии» ткани в середине поля зрения с помощью металлографического анализа было обнаружено большое количество тонких светло-серых сульфидов. Неметаллические включения в конструкционной стали существуют в основном в виде оксидов и сульфидов. Согласно стандарту GB/T10561-2005 «Стандартная классификационная диаграмма содержания неметаллических включений в стали», содержание сульфидов во включениях класса B составляет 2,5 или выше. Неметаллические включения являются потенциальным источником трещин. Их наличие серьезно повреждает целостность и плотность стальной конструкции, что значительно снижает межкристаллитную прочность.
Предполагается, что сульфиды во внутренней структуре стали, образующие «призрачные линии», являются наиболее легко растрескивающейся частью. Поэтому большое количество крепежных элементов трескается при холодной высадке и термообработке с последующим закаливанием на производственной площадке из-за большого количества светло-серых длинных сульфидов. Эта нетканая структура нарушает целостность металлических свойств и увеличивает риск при термообработке. «Призрачные линии» невозможно удалить нормализацией и другими методами, и необходимо строго контролировать наличие примесей до плавки или поступления сырья на завод. По составу и деформируемости неметаллические включения делятся на алюмооксид (тип А), силикат (тип С) и сферический оксид (тип D). Их появление нарушает целостность металла и после отслаивания превращается в ямки или трещины, что легко приводит к образованию трещин при холодной высадке и вызывает концентрацию напряжений при термообработке, тем самым вызывая трещины при закалке. Поэтому необходимо строго контролировать наличие неметаллических включений. В действующих стандартах GB/T700-2006 и GB T699-2016 «Высококачественные углеродистые стали» изложены требования к неметаллическим включениям. Для важных деталей это, как правило, крупнозернистая серия типов A, B, C, мелкозернистая серия не более 1,5, крупнозернистая система типов D, Ds, а уровень 2 не превышает уровня 2.

Компания Hebei Chengyi Engineering Materials Co., Ltd. обладает 21-летним опытом производства и продажи крепежных изделий. В производстве наших крепежных изделий используются высококачественное сырье, передовые технологии производства и совершенная система управления, что гарантирует высокое качество продукции. Если вас заинтересовала наша продукция, пожалуйста, свяжитесь с нами.