1. Miksi fosforipitoisuutta (P) on valvottava tiukasti? Mihin vakaviin seurauksiin se johtaa?
Mekanismi: Fosforiatomeilla on vahva kiinteän liuoksen vahvistava vaikutus teräksessä, mikä parantaa merkittävästi sen lujuutta. Ne kuitenkin erottuvat voimakkaasti raerajoilla, mikä vähentää raerajajen sidosenergiaa ja heikentää teräksen plastisuutta ja sitkeyttä voimakkaasti.
Erityiset ilmenemismuodot: Tämä sitkeyden heikkeneminen on erityisen voimakasta alhaisissa lämpötiloissa, mikä tekee teräksestä hauraan ja alttiita hauraalle murtumiselle, ilmiö, joka tunnetaan nimellä "kylmähauraus".
Vaikutus leimaamiseen: Kylmäleimausta vaativissa osissa fosforin läsnäolo heikentää merkittävästi materiaalin kylmätyöstettävyyttä. Koska meistäminen vaatii hyvää plastista muodonmuutoskykyä, fosforin aiheuttama hauraus tekee osista alttiimpia halkeilemaan muodonmuutoksen aikana, erityisesti alhaisissa lämpötiloissa tai monimutkaisilla muodonmuutosalueilla.
Kvantitatiivinen vaikutus: Tutkimukset osoittavat, että tavanomaisen vähähiilisen{0}}teräksen fosforipitoisuus ylittää 0,15 %, materiaalin venymä (plastisuusindeksi) alkaa laskea jyrkästi. Siksi syvävetoon käytettävien kylmävalssattujen kelojen fosforipitoisuus on tyypillisesti tiukasti rajoitettu alle 0,035 %:iin.
2. Miksi rikkipitoisuutta (S) on valvottava tiukasti? Mihin vakaviin seurauksiin se johtaa?
Mekanismi: Rikki on lähes liukenematon teräkseen, mutta se yhdistyy raudan kanssa muodostaen rautasulfidia (FeS). FeS ja rauta muodostavat matalan -sulamispisteen- (noin 985 astetta) eutektisen rakenteen.
Erityiset ilmentymät: Teräksen kuumatyöstölämpötilat (kuten kuumavalssaus ja taonta) ovat tyypillisesti yli 1150-1200 astetta. Kun terästä kuumennetaan tälle lämpötila-alueelle, raerajoille jakautunut matala-sulamispiste-FeS sulaa ensin, mikä häiritsee rakeiden välistä sidosvoimaa, mikä aiheuttaa teräksen halkeilua käsittelyn aikana. tätä kutsutaan "kuumaksi hauraudeksi".
Vaikutus leimaamiseen: Vaikka kylmävalssausprosessi itsessään ei sisällä korkeita lämpötiloja, kuumavalssatut kelat ovat kylmävalssauksen raaka-aine. Jos kuumavalssatussa kelassa kehittyy mikrohalkeamia korkean rikkipitoisuuden vuoksi, nämä viat laajenevat ja vahvistuvat kylmävalssauksen aikana, mikä lopulta johtaa huokoisuuteen, kuoriutumiseen tai leimautumiseen valmiissa kylmävalssatussa tuotteessa.
3. Mitä vahinkoa fosforin ja rikin läsnäolo aiheuttaa kylmävalssattujen kelojen sisäiselle laadulle?
Rikki aiheuttaa delaminaatiovirheitä: Tämä on yksi tyypillisimmistä rikin aiheuttamista vaaroista. Teräksessä oleva rikki esiintyy sulfideina (kuten MnS) ja venyy valssaussuunnassa valssauksen aikana muodostaen nauhamaisia tai lamellirakenteita. Nämä nauhalliset sulfidit häiritsevät metallimatriisin jatkuvuutta toimien "kalvojen" kerroksina, jotka on upotettu teräkseen. Myöhemmän käsittelyn aikana tai jännityksen alaisena nämä nauhalliset sulkeumat halkeilevat helposti muodostaen delaminaatiovirheitä. Tutkimukset osoittavat, että teräksen rikkipitoisuuden vähentäminen alle 0,02 prosenttiin voi tehokkaasti estää delaminaatiota.
Fosfori aiheuttaa jännityskorroosiohalkeilua: Fosforin segregaatiosta raerajoilla tulee "aktiivinen reitti" halkeamien leviämiselle. Samanaikaisesti fosfori edistää teräksen anodista liukenemisprosessia tietyissä syövyttävissä väliaineissa (kuten nitraattiliuoksessa), mikä estää passivointikalvojen muodostumisen, mikä lisää merkittävästi teräksen herkkyyttä jännityskorroosiohalkeilulle.
4. Mitä haitallisia vaikutuksia fosforilla ja rikillä on kylmävalssattujen kelojen myöhempään käsittelyyn (kuten hitsaukseen ja pintakäsittelyyn)?
Hitsattavuuden heikkeneminen:
Fosfori: Lisää hitsimetallin kylmähaurautta, mikä johtaa hitsiliitoksen hauraaseen murtumiseen jäähdytyksen tai käytön aikana matalissa lämpötiloissa.
Rikki: Vähentää hitsimetallin sitkeyttä ja tekee siitä alttiita kuumahalkeilulle (jähmettymishalkeilu) hitsauksen aikana, koska rikin erottuminen alentaa hitsimetallin jähmettymislämpötila-aluetta, mikä tekee siitä herkemmän halkeilulle jähmettymisen myöhemmissä vaiheissa.
Vaikutus pintakäsittelyn laatuun:
Sekä rikki että fosfori ovat erittäin eristäytyviä alkuaineita. Lämpökäsittelyn (kuten hehkutuksen) aikana niitä voi kertyä teräslevyjen pinnalle. Nämä pintakerrostumat voivat vaikuttaa vakavasti myöhempään kemialliseen käsittelyyn, kuten aiheuttaa epänormaalia kiteytymistä ja fosfatointikalvon huonoa adheesiota (yleinen esi-pinnoituspohjamaali), mikä lopulta heikentää yleistä korroosionkestävyyttä pinnoituksen jälkeen.
5. Mitkä ovat tavallisten kylmävalssattujen -kelalaatujen fosforin ja rikin valvontastandardit? Leimaamiseen käytettävien korkealaatuisten-kylmävalssattujen -kelojen fosfori- ja rikkipitoisuudet ovat selvästi alle tavallisen teräksen ylärajan. Tämä on nimenomaan sen varmistamiseksi, että materiaalilla on hyvä plastisuus, sitkeys ja sisäinen laatu, jotta vältetään kohtalokkaat viat, kuten halkeilu ja delaminaatio myöhemmän käsittelyn, kuten leimaamisen, aikana.