1.Чому необхідно суворо контролювати вміст фосфору (P)? До яких серйозних наслідків це призведе?
Механізм: атоми фосфору мають сильний ефект зміцнення твердого розчину в сталі, значно покращуючи її міцність. Однак вони сильно відокремлюються на кордонах зерен, зменшуючи енергію зв’язку між межами зерен і спричиняючи різке зниження пластичності та міцності сталі.
Специфічні прояви: це зниження в’язкості особливо виражене при низьких температурах, що робить сталь крихкою та схильною до крихкого руйнування, явище, відоме як «холодноламкість».
Вплив на штампування: для деталей, які вимагають холодного штампування, присутність фосфору значно знижує здатність матеріалу до холодної обробки. Оскільки для штампування потрібна хороша здатність до пластичної деформації, крихкість, викликана фосфором, робить деталі більш схильними до розтріскування під час деформації, особливо при низьких температурах або в зонах складної деформації.
Кількісний ефект. Дослідження показують, що для звичайної низько{0}}вуглецевої сталі, коли вміст фосфору перевищує 0,15%, подовження (індекс пластичності) матеріалу починає різко знижуватися. Тому вміст фосфору в холоднокатаних рулонах, які використовуються для глибокої витяжки, зазвичай суворо обмежується нижче 0,035%.
2.Чому необхідно суворо контролювати вміст сірки (S)? До яких серйозних наслідків це призведе?
Механізм: Сірка майже нерозчинна в сталі, але вона поєднується із залізом, утворюючи сульфід заліза (FeS). FeS і залізо утворюють евтектичну структуру з низькою-температурою-плавлення (приблизно 985 градусів).
Специфічні прояви: температури гарячої обробки (такі як гаряча прокатка та кування) сталі зазвичай вище 1150~1200 градусів. Коли сталь нагрівається до цього діапазону температур, FeS із низькою{3}}температурою-плавлення, розподілений на межах зерен, спочатку плавиться, порушуючи силу зв’язку між зернами, що спричиняє розтріскування сталі під час обробки; це відомо як «гаряча крихкість».
Вплив на штампування: хоча сам процес холодної прокатки не передбачає високих температур, гаряче{0}}катані рулони є сировиною для холодної прокатки. Якщо в рулоні гарячого прокату з’являться мікротріщини через високий вміст сірки, ці дефекти розширюватимуться та посилюватимуться під час холодної прокатки, що зрештою призведе до пористості, відшаровування чи штампування готового продукту холодного прокату.
3. Якої шкоди присутність фосфору та сірки завдає внутрішній якості холоднокатаних рулонів?
Сірка спричиняє дефекти розшарування: це одна з найбільш типових небезпек, спричинених сіркою. Сірка в сталі існує у вигляді сульфідів (наприклад, MnS) і подовжується вздовж напрямку прокатки під час прокатки, утворюючи стрічкові або пластинчасті структури. Ці смугасті сульфіди порушують цілісність металевої матриці, діючи як шари «діафрагм», вбудованих у сталь. Під час подальшої обробки або під напругою ці смугові включення легко розтріскуються, утворюючи дефекти розшарування. Дослідження показують, що зниження вмісту сірки в сталі нижче 0,02% може ефективно запобігти розшаруванню.
Фосфор викликає корозійне розтріскування під напругою: сегрегація фосфору на межах зерен стає «активним шляхом» для поширення тріщин. Одночасно фосфор сприяє процесу анодного розчинення сталі в певних корозійних середовищах (таких як розчини нітратів), перешкоджаючи утворенню пасиваційних плівок, тим самим значно підвищуючи схильність сталі до корозійного розтріскування під напругою.
4. Який негативний вплив мають фосфор і сірка на подальшу обробку холоднокатаних- рулонів (наприклад, зварювання та обробка поверхні)?
Погіршення зварюваності:
Фосфор: підвищує тенденцію до холодноламкості зварного металу, що призводить до крихкого руйнування зварного з’єднання під час охолодження або експлуатації при низьких температурах.
Сірка: знижує пластичність наплавленого металу та робить його схильним до гарячих тріщин (тріщин при затвердінні) під час зварювання, оскільки виділення сірки знижує температурний діапазон затвердіння наплавленого металу, роблячи його більш чутливим до розтріскування на пізніх стадіях затвердіння.
Вплив на якість обробки поверхні:
І сірка, і фосфор є елементами, що сильно розділяють. Під час термообробки (наприклад, відпалу) вони можуть накопичуватися на поверхні сталевих пластин. Ці поверхневі відкладення можуть серйозно вплинути на подальшу хімічну обробку, наприклад, спричинити ненормальну кристалізацію та погану адгезію фосфатуючої плівки (звичайний попередній -основний шар), що зрештою знижує загальну стійкість до корозії після нанесення покриття.
5. Які стандарти контролю щодо вмісту фосфору та сірки в холоднокатаних-катаних рулонах? Високоякісні-холоднокатані-рулони, що використовуються для штампування, мають вміст фосфору та сірки значно нижчий за верхню межу для звичайної сталі. Це саме для того, щоб гарантувати, що матеріал має гарну пластичність, міцність і внутрішню якість, щоб уникнути фатальних дефектів, таких як розтріскування та розшарування під час наступної обробки, наприклад штампування.