Analyse de la formation et de la fissuration de la ségrégation du phosphore dans l'acier de construction au carbone
À l'heure actuelle, les spécifications courantes des fils machine et des barres en acier de construction au carbone fournies par les aciéries nationales sont de φ5,5 à φ45, et la plage la plus mature est de φ6,5 à φ30.Il existe de nombreux accidents de qualité causés par la ségrégation du phosphore dans les matières premières de fil machine et de barre de petite taille.Parlons de l'influence de la ségrégation du phosphore et de l'analyse de la formation de fissures pour votre référence.
L'addition de phosphore au fer peut fermer en conséquence la région de la phase austénitique dans le diagramme de phase fer-carbone.Par conséquent, la distance entre le solidus et le liquidus doit être agrandie.Lorsque l'acier contenant du phosphore est refroidi du liquide au solide, il doit traverser une large plage de températures.La vitesse de diffusion du phosphore dans l'acier est lente.À ce moment, du fer fondu à haute concentration en phosphore (bas point de fusion) remplit les espaces entre les premières dendrites solidifiées, formant ainsi une ségrégation du phosphore.
Dans le processus de frappe à froid ou d'extrusion à froid, des produits fissurés sont souvent observés.L'inspection métallographique et l'analyse des produits fissurés montrent que la ferrite et la perlite sont réparties en bandes, et une bande de fer blanc est clairement visible dans la matrice.Dans la ferrite, il y a des inclusions intermittentes de sulfure gris clair en forme de bande sur cette matrice de ferrite en forme de bande.Cette structure en forme de bande provoquée par la ségrégation du phosphure de soufre est appelée "ligne fantôme".Cela est dû au fait que la zone riche en phosphore dans la zone à forte ségrégation de phosphore apparaît blanche et brillante.En raison de la teneur élevée en phosphore de la ceinture blanche et brillante, la teneur en carbone de la ceinture blanche et brillante enrichie en phosphore est réduite ou la teneur en carbone est très faible.Ainsi, les cristaux colonnaires de la brame de coulée continue se développent vers le centre lors de la coulée continue de la bande enrichie en phosphore..Lorsque la billette est solidifiée, les dendrites d'austénite sont d'abord précipitées à partir de l'acier fondu.Le phosphore et le soufre contenus dans ces dendrites sont réduits, mais l'acier fondu solidifié final est riche en éléments d'impuretés de phosphore et de soufre, qui se solidifient entre l'axe de la dendrite, en raison de la teneur élevée en phosphore et en soufre, le soufre formera du sulfure, et le phosphore sera dissous dans la matrice.Il n'est pas facile à diffuser et a pour effet de décharger du carbone.Le carbone ne peut pas être fondu, donc autour de la solution solide de phosphore (les côtés de la bande blanche de ferrite) ont une teneur en carbone plus élevée.L'élément de carbone des deux côtés de la ceinture de ferrite, c'est-à-dire des deux côtés de la zone enrichie en phosphore, forme respectivement une ceinture de perlite étroite et intermittente parallèle à la ceinture blanche de ferrite, et le tissu normal adjacent est séparé.Lorsque la billette est chauffée et pressée, les arbres s'étendent le long de la direction de traitement du laminage.C'est précisément parce que la bande de ferrite contient une forte teneur en phosphore, c'est-à-dire que la ségrégation sérieuse du phosphore conduit à la formation d'une structure de bande de ferrite large et brillante sérieuse, avec du fer évident Il y a des bandes de sulfure gris clair dans la bande large et brillante du corps de l'élément.Cette bande de ferrite riche en phosphore avec de longues bandes de sulfure est ce que nous appelons communément l'organisation de la "ligne fantôme" (voir Figure 1-2).
Figure 1 Fil fantôme en acier au carbone SWRCH35K 200X
Figure 2 Fil fantôme en acier ordinaire au carbone Q235 500X
Lorsque l'acier est laminé à chaud, tant qu'il y a ségrégation du phosphore dans la billette, il est impossible d'obtenir une microstructure uniforme.De plus, en raison de la ségrégation sévère du phosphore, une structure de "fil fantôme" s'est formée, ce qui réduira inévitablement les propriétés mécaniques du matériau..
La ségrégation du phosphore dans l'acier au carbone est courante, mais le degré est différent.Lorsque le phosphore est fortement ségrégué (la structure de la "ligne fantôme" apparaît), cela entraînera des effets extrêmement néfastes sur l'acier.De toute évidence, la ségrégation sévère du phosphore est la cause de la fissuration du matériau lors du processus de frappe à froid.Étant donné que différents grains d'acier ont une teneur en phosphore différente, le matériau a une résistance et une dureté différentes;d'autre part, c'est aussi Faire en sorte que le matériau produise des contraintes internes, cela favorisera que le matériau soit sujet à la fissuration interne.Dans le matériau à structure "fil fantôme", c'est précisément la réduction de la dureté, de la résistance, de l'allongement après rupture et de la réduction de surface, en particulier la réduction de la ténacité aux chocs, qui conduira à la fragilité à froid du matériau, donc la teneur en phosphore et les propriétés structurelles de l'acier ont une relation très étroite.
Détection métallographique Dans le tissu "ghost line" au centre du champ de vision, il y a un grand nombre de sulfures allongés gris clair.Les inclusions non métalliques dans l'acier de construction existent principalement sous forme d'oxydes et de sulfures.Selon GB/T10561-2005 "Méthode d'inspection microscopique du tableau de classement standard pour le contenu des inclusions non métalliques dans l'acier", les inclusions de type B sont vulcanisées à ce moment. Le niveau de matériau atteint 2,5 et plus.Comme nous le savons tous, les inclusions non métalliques sont des sources potentielles de fissures.Leur existence endommagera gravement la continuité et la compacité de la microstructure de l'acier et réduira considérablement la résistance intergranulaire de l'acier.On en déduit que la présence de sulfures dans la "ligne fantôme" de la structure interne de l'acier est l'emplacement le plus probable de fissuration.Par conséquent, les fissures de forgeage à froid et les fissures de trempe de traitement thermique dans un grand nombre de sites de production de fixations sont causées par un grand nombre de sulfures minces gris clair.L'apparition de tels mauvais tissages détruit la continuité des propriétés du métal et augmente le risque de traitement thermique.Le "fil fantôme" ne peut pas être supprimé par la normalisation, etc., et les éléments d'impureté doivent être strictement contrôlés à partir du processus de fusion ou avant que les matières premières n'entrent dans l'usine.
Les inclusions non métalliques sont divisées en alumine (type A), silicate (type C) et oxyde sphérique (type D) selon leur composition et leur déformabilité.Leur existence coupe la continuité du métal et des piqûres ou des fissures se forment après le pelage.Il est très facile de former une source de fissures lors du refoulement à froid et de provoquer une concentration de contraintes lors du traitement thermique, entraînant une fissuration par trempe.Par conséquent, les inclusions non métalliques doivent être strictement contrôlées.Les normes actuelles GB/T700-2006 « Carbon Structural Steel » et GB/T699-2016 « High-quality Carbon Structural Steel » ne définissent pas d'exigences claires pour les inclusions non métalliques..Pour les parties importantes, les lignes grossières et fines de A, B et C ne sont généralement pas supérieures à 1,5, et les lignes grossières et fines D et Ds ne sont pas supérieures à 2.
Heure de publication : 21 octobre 2021
