Análise da Formação e Trincamento da Segregação de Fósforo em Aços Estruturais Carbono
Atualmente, as especificações comuns de fio-máquina e barras de aço estrutural de carbono fornecidas por siderúrgicas domésticas são φ5,5-φ45, e a faixa mais madura é φ6,5-φ30.São muitos os acidentes de qualidade causados pela segregação de fósforo em matérias-primas de fio-máquina e barra de pequeno porte.Vamos falar sobre a influência da segregação de fósforo e a análise da formação de trincas para sua referência.
A adição de fósforo ao ferro pode fechar correspondentemente a região da fase austenita no diagrama de fases ferro-carbono.Portanto, a distância entre o solidus e o liquidus deve ser aumentada.Quando o aço contendo fósforo é resfriado de líquido para sólido, ele precisa passar por uma ampla faixa de temperatura.A taxa de difusão do fósforo no aço é lenta.Neste momento, ferro fundido com alta concentração de fósforo (baixo ponto de fusão) é preenchido nas lacunas entre os primeiros dendritos solidificados, formando assim a segregação de fósforo.
No processo de encabeçamento a frio ou extrusão a frio, produtos rachados são frequentemente vistos.A inspeção metalográfica e análise dos produtos craqueados mostra que a ferrita e a perlita estão distribuídas em bandas, e uma faixa de ferro branco pode ser vista claramente na matriz.Na ferrita, há inclusões intermitentes de sulfeto cinza claro em forma de banda nesta matriz de ferrita em forma de banda.Esta estrutura em forma de banda causada pela segregação de fosforeto de enxofre é chamada de "linha fantasma".Isso ocorre porque a zona rica em fósforo na área com severa segregação de fósforo parece branca e brilhante.Devido ao alto teor de fósforo do cinturão branco e brilhante, o teor de carbono no cinturão branco e brilhante enriquecido com fósforo é reduzido ou o teor de carbono é muito pequeno.Desta forma, os cristais colunares da laje de lingotamento contínuo desenvolvem-se em direção ao centro durante o lingotamento contínuo da cinta enriquecida com fósforo..Quando o tarugo é solidificado, os dendritos de austenita são primeiro precipitados do aço fundido.O fósforo e o enxofre contidos nesses dendritos são reduzidos, mas o aço fundido solidificado final é rico em elementos de fósforo e impurezas de enxofre, que se solidificam entre o eixo dendrítico, devido ao alto teor de fósforo e enxofre, o enxofre formará sulfeto, e fósforo será dissolvido na matriz.Não é fácil de difundir e tem o efeito de descarregar carbono.O carbono não pode ser fundido, então ao redor da solução sólida de fósforo (os lados da faixa branca de ferrita) tem um teor de carbono mais alto.Elemento de carbono em ambos os lados do cinturão de ferrita, ou seja, em ambos os lados da área enriquecida com fósforo, respectivamente formam um cinturão de perlita estreito e intermitente paralelo ao cinturão branco de ferrita, e o tecido normal adjacente separado.Quando o tarugo é aquecido e pressionado, os eixos se estendem ao longo da direção de processamento de laminação.É precisamente porque a banda de ferrite contém alto fósforo, ou seja, a grave segregação de fósforo leva à formação de uma estrutura de banda de ferrita larga e brilhante séria, com ferro óbvio. corpo do elemento.Essa banda de ferrita rica em fósforo com longas tiras de sulfeto é o que comumente chamamos de organização "linha fantasma" (veja a Figura 1-2).
Figura 1 Fio fantasma em aço carbono SWRCH35K 200X
Figura 2 Fio fantasma em aço carbono liso Q235 500X
Quando o aço é laminado a quente, desde que haja segregação de fósforo no tarugo, é impossível obter uma microestrutura uniforme.Além disso, devido à severa segregação de fósforo, uma estrutura de "fio fantasma" foi formada, o que inevitavelmente reduzirá as propriedades mecânicas do material..
A segregação do fósforo no aço carbono é comum, mas o grau é diferente.Quando o fósforo é severamente segregado (a estrutura "linha fantasma" aparece), isso trará efeitos extremamente adversos ao aço.Obviamente, a segregação severa de fósforo é a culpada pelo craqueamento do material durante o processo de encabeçamento a frio.Como os grãos de aço têm diferentes teores de fósforo, o material tem resistência e dureza diferentes;por outro lado, também faz com que o material produza tensão interna, isso promoverá o material a ser propenso a rachaduras internas.No material com estrutura "fio fantasma", é justamente a redução da dureza, resistência, alongamento após a fratura e redução da área, principalmente a redução da tenacidade ao impacto, que levará à fragilidade a frio do material, portanto o teor de fósforo e as propriedades estruturais do aço têm uma relação muito próxima.
Detecção metalográfica No tecido "linha fantasma" no centro do campo de visão, há um grande número de sulfetos alongados cinza claro.As inclusões não metálicas no aço estrutural existem principalmente na forma de óxidos e sulfetos.De acordo com GB/T10561-2005 "Método de inspeção microscópica do gráfico de classificação padrão para o conteúdo de inclusões não metálicas em aço", as inclusões do tipo B são vulcanizadas neste momento. O nível de material atinge 2,5 e acima.Como todos sabemos, as inclusões não metálicas são fontes potenciais de rachaduras.Sua existência danificará seriamente a continuidade e a compacidade da microestrutura do aço e reduzirá bastante a resistência intergranular do aço.Infere-se disso que a presença de sulfetos na "linha fantasma" da estrutura interna do aço é o local mais provável para a fissuração.Portanto, trincas de forjamento a frio e trincas de têmpera por tratamento térmico em um grande número de locais de produção de fixadores são causadas por um grande número de sulfetos finos cinza claro.A aparência de tais tecidos ruins destrói a continuidade das propriedades do metal e aumenta o risco de tratamento térmico.O "fio fantasma" não pode ser removido por normalização, etc., e os elementos de impureza devem ser rigorosamente controlados desde o processo de fundição ou antes que as matérias-primas entrem na fábrica.
As inclusões não metálicas são divididas em silicato de alumina (tipo A) (tipo C) e óxido esférico (tipo D) de acordo com sua composição e deformabilidade.Sua existência corta a continuidade do metal, e poços ou rachaduras são formados após o descascamento.É muito fácil formar uma fonte de trincas durante o recalcamento a frio e causar concentração de tensões durante o tratamento térmico, resultando em trincas de têmpera.Portanto, inclusões não metálicas devem ser rigorosamente controladas.Os atuais padrões de aço GB/T700-2006 "Aço Estrutural de Carbono" e GB/T699-2016 "Aço Estrutural de Carbono de Alta Qualidade" não estabelecem requisitos claros para inclusões não metálicas..Para partes importantes, as linhas grossas e finas de A, B e C geralmente não são maiores que 1,5, e as linhas grossas e finas D e Ds não são maiores que 2.
Horário da postagem: 21 de outubro de 2021
