Wysokiej jakości surowce stanowią podstawę produkcji wysokiej jakości elementów złącznych. Jednak produkty wielu producentów elementów złącznych mają pęknięcia. Dlaczego tak się dzieje?

Obecnie, typowe parametry walcówki ze stali konstrukcyjnej węglowej dostarczanej przez krajowe huty to φ 5,5–φ 45, a w starszym zakresie φ 6,5–φ 30. Istnieje wiele awarii jakościowych spowodowanych segregacją fosforu, takich jak segregacja fosforu w małych prętach i walcówkach. Wpływ segregacji fosforu i analiza powstawania pęknięć zostały przedstawione poniżej dla porównania. Dodatek fosforu do diagramu fazowego węgla żelaza spowoduje zamknięcie obszaru austenitu i nieuchronne zwiększenie odległości między solidusem a likwidusem. Podczas schładzania stali zawierającej fosfor z fazy ciekłej do stałej, musi ona przejść przez szeroki zakres temperatur.

Szybkość dyfuzji fosforu w stali jest niska, a ciekłe żelazo o wysokim stężeniu fosforu (niska temperatura topnienia) jest pełne pierwszych zestalonych dendrytów, co prowadzi do segregacji fosforu. W przypadku produktów, które często pękają podczas kucia na zimno lub wyciskania na zimno, badania metalograficzne i analizy wykazują, że ferryt i perlit są rozmieszczone pasami, a w osnowie występuje biały ferryt pasmowy. Na osnowie ferrytu pasmowego występują przerywane, jasnoszare strefy wtrąceń siarczkowych. Strukturę pasmową siarczku nazywa się „linią widmową” ze względu na segregację siarczków.
Powodem jest to, że obszar z poważną segregacją fosforu przedstawia białą jasną strefę w obszarze wzbogacenia fosforem. W ciągłym odlewaniu wlewków, ze względu na wysoką zawartość fosforu w białym obszarze, kolumnowe kryształy bogate w fosfor koncentrują się, zmniejszając zawartość fosforu. Podczas krzepnięcia wlewka, dendryty austenitu są najpierw oddzielane od ciekłej stali. Fosfor i siarka w tych dendrytach ulegają redukcji, ale ostatecznie skrzepnięta ciekła stal zawiera fosfor i siarkę. Zestala się ona między osiami dendrytów, ponieważ pierwiastki fosforu i siarki są wysokie. W tym momencie powstaje siarczek, a fosfor rozpuszcza się w osnowie. Ponieważ pierwiastki fosforu i siarki są wysokie, powstaje siarczek, a fosfor rozpuszcza się w osnowie. Zatem, ze względu na wysoką zawartość fosforu i siarki, zawartość węgla w stałym roztworze fosforu jest wysoka. Po obu stronach pasa węglowego, tj. po obu stronach obszaru wzbogacenia w fosfor, tworzy się długi i wąski, przerywany pas perlitu, równoległy do ​​pasa białego ferrytu, a przyległe tkanki normalne ulegają rozdzieleniu. Pod wpływem ciśnienia nagrzewania, wlewek będzie się rozciągał w kierunku obróbki między wałami, ponieważ pas ferrytu zawiera dużo fosforu, co oznacza, że ​​segregacja fosforu doprowadzi do utworzenia grubej, szerokiej, jasnej struktury pasa ferrytu z szeroką, jasną strukturą pasa ferrytu. Można zauważyć, że w szerokim, jasnym pasie ferrytu występują również jasnoszare paski siarczku, które są rozłożone długim paskiem bogatego w siarczki pasa ferrytu fosforowego, który zwykle nazywamy „linią ducha”. (Patrz rysunek 1-2)

Śruba kołnierzowa

W procesie walcowania na gorąco, dopóki występuje segregacja fosforu, niemożliwe jest uzyskanie jednorodnej mikrostruktury. Co ważniejsze, ponieważ segregacja fosforu tworzy strukturę „widmowych linii”, nieuchronnie obniża ona właściwości mechaniczne materiału. Segregacja fosforu w stali wiązanej węglem jest powszechna, ale jej stopień jest różny. Silna segregacja fosforu (struktura „widmowych linii”) będzie miała skrajnie niekorzystny wpływ na stal. Oczywistym jest, że silna segregacja fosforu jest przyczyną pękania na zimno. Ponieważ zawartość fosforu w różnych ziarnach stali jest różna, materiały charakteryzują się różną wytrzymałością i twardością. Z drugiej strony, powoduje to powstawanie naprężeń wewnętrznych, które sprzyjają pękaniu. W materiałach ze strukturą „widmowych linii”, to właśnie ze względu na spadek twardości, wytrzymałości, wydłużenia po zerwaniu i zmniejszenie powierzchni, a zwłaszcza zmniejszenie udarności, zawartość fosforu w materiałach ma silny związek ze strukturą i właściwościami stali.
W tkance „widmowej” w środkowej części pola widzenia, metalografia wykryła dużą ilość cienkiej, jasnoszarej warstwy siarczku. Wtrącenia niemetaliczne w stali konstrukcyjnej występują głównie w postaci tlenków i siarczków. Zgodnie z normą GB/T10561-2005 Standard Classification Diagram for the Content of Nonmetal Inclusions in Steel, zawartość siarczków we wtrąceniach klasy B wynosi 2,5 lub więcej. Wtrącenia niemetaliczne stanowią potencjalne źródło pęknięć. Ich obecność poważnie zaburza ciągłość i zwartość struktury stali, znacznie zmniejszając tym samym wytrzymałość międzykrystaliczną.
Przypuszcza się, że siarczek w strukturze wewnętrznej stali, tzw. „linia widma”, jest najbardziej podatną na pęknięcia częścią. W związku z tym, duża liczba elementów złącznych pękła podczas kucia na zimno i hartowania w warunkach produkcyjnych, co było spowodowane dużą ilością jasnoszarych, długich siarczków. Ta włóknina niszczyła ciągłość własności metalu i zwiększała ryzyko obróbki cieplnej. „Linii widma” nie można usunąć normalizując ani innymi metodami, a zanieczyszczenia powinny być ściśle kontrolowane przed wytopem lub wprowadzeniem surowców do zakładu. Ze względu na skład i odkształcalność, wtrącenia niemetaliczne dzielą się na tlenek glinu (typ A), krzemian (typ C) i tlenek sferyczny (typ D). Ich pojawienie się przerywa ciągłość metalu i powoduje powstawanie wżerów lub pęknięć po odłuszczeniu, które łatwo tworzą pęknięcia podczas kucia na zimno i powodują koncentrację naprężeń podczas obróbki cieplnej, prowadząc do pęknięć hartowniczych. Dlatego wtrącenia niemetaliczne powinny być ściśle kontrolowane. Aktualne normy GB/T700-2006 i GB T699-2016 dla stali konstrukcyjnych węglowych wysokiej jakości określają wymagania dotyczące wtrąceń niemetalicznych. W przypadku ważnych elementów, zazwyczaj jest to typ A, B, C, seria gruboziarnista, typ D, Ds, seria drobnoziarnista, a poziom 2 nie przekracza poziomu 2.

Hebei Chengyi Engineering Materials Co., Ltd. to firma z 21-letnim doświadczeniem w produkcji i sprzedaży elementów złącznych. Nasze elementy złączne wykorzystują wysokiej jakości surowce, zaawansowane technologie produkcji i wytwarzania oraz doskonały system zarządzania, aby zapewnić jakość produktu. Jeśli są Państwo zainteresowani zakupem elementów złącznych, prosimy o kontakt.