1.Proč musí být obsah fosforu (P) přísně kontrolován? K jakým vážným následkům to povede?
Mechanismus: Atomy fosforu mají silný účinek na zpevnění pevného roztoku v oceli, což výrazně zlepšuje její pevnost. Avšak silně segregují na hranicích zrn, snižují vazebnou energii hranic zrn a způsobují prudký pokles plasticity a houževnatosti oceli.
Specifické projevy: Tento pokles houževnatosti je zvláště výrazný při nízkých teplotách, což činí ocel křehkou a náchylnou ke křehkému lomu, což je jev známý jako "křehkost za studena".
Vliv na lisování: U dílů vyžadujících lisování za studena přítomnost fosforu výrazně snižuje zpracovatelnost materiálu za studena. Protože lisování vyžaduje dobrou kapacitu plastické deformace, křehkost způsobená fosforem činí díly náchylnějšími k praskání během deformace, zejména při nízkých teplotách nebo v oblastech složitých deformací.
Kvantitativní vliv: Studie ukazují, že u konvenční nízkouhlíkové oceli, když obsah fosforu překročí 0,15 %, začne tažnost (index plasticity) materiálu prudce klesat. Proto je obsah fosforu ve svitcích válcovaných za studena- používaných pro hluboké tažení obvykle přísně omezen na méně než 0,035 %.
2.Proč musí být obsah síry (S) přísně kontrolován? K jakým vážným následkům to povede?
Mechanismus: Síra je v oceli téměř nerozpustná, ale spojuje se se železem za vzniku sulfidu železa (FeS). FeS a železo tvoří eutektickou strukturu s nízkým -bodem tání- (přibližně 985 stupňů).
Specifické projevy: Pracovní teploty za tepla (jako je válcování za tepla a kování) oceli jsou obvykle nad 1150 ~ 1200 stupňů. Když se ocel zahřeje na tento teplotní rozsah, nejprve se roztaví nízko{3}}bod tavení- FeS distribuovaný na hranicích zrn, čímž se naruší vazebná síla mezi zrny, což způsobí praskání oceli během zpracování; toto je známé jako "křehkost za tepla".
Dopad na lisování: Přestože samotný proces válcování za studena nezahrnuje vysoké teploty, surovinou pro válcování za studena jsou svitky válcované za tepla-. Pokud se ve svitku válcovaném za tepla-vyvinou mikrotrhliny kvůli vysokému obsahu síry, tyto defekty se během válcování za studena rozšíří a zesílí, což nakonec povede k poréznosti, odlupování nebo vyražení trhlin v hotovém-výrobku válcovaném za studena.
3.Jaké poškození způsobuje přítomnost fosforu a síry vnitřní kvalitě svitků válcovaných za studena-?
Síra způsobuje defekty delaminace: Toto je jedno z nejtypičtějších nebezpečí způsobených sírou. Síra v oceli existuje jako sulfidy (jako je MnS) a během válcování se prodlužuje ve směru válcování, přičemž vytváří pásové nebo lamelové struktury. Tyto páskované sulfidy narušují kontinuitu kovové matrice a působí jako vrstvy „diafragm“ zapuštěných do oceli. Při následném zpracování nebo pod napětím tyto páskované vměstky snadno praskají a tvoří delaminační defekty. Studie ukazují, že snížení obsahu síry v oceli pod 0,02 % může účinně zabránit delaminaci.
Fosfor vyvolává korozní praskání pod napětím: Segregace fosforu na hranicích zrn se stává "aktivní cestou" pro šíření trhlin. Fosfor zároveň podporuje anodický rozpouštěcí proces oceli v určitých korozivních médiích (jako jsou roztoky dusičnanů), brání tvorbě pasivačních filmů, čímž významně zvyšuje náchylnost oceli ke koroznímu praskání pod napětím.
4.Jaké nepříznivé účinky mají fosfor a síra na následné zpracování za studena válcovaných svitků- (jako je svařování a povrchová úprava)?
Zhoršení svařitelnosti:
Fosfor: Zvyšuje tendenci ke křehkosti svarového kovu za studena, což vede ke křehkému lomu svarového spoje během chlazení nebo provozu při nízkých teplotách.
Síra: Snižuje tažnost svarového kovu a činí jej náchylným k praskání za tepla (praskání při tuhnutí) během svařování, protože segregace síry snižuje rozsah teplot tuhnutí svarového kovu, takže je náchylnější k praskání v pozdějších fázích tuhnutí.
Vliv na kvalitu povrchové úpravy:
Síra i fosfor jsou vysoce segregující prvky. Při tepelném zpracování (např. žíhání) se mohou hromadit na povrchu ocelových plechů. Tyto povrchové nánosy mohou vážně ovlivnit následná chemická ošetření, například způsobit abnormální krystalizaci a špatnou přilnavost fosfátovacího filmu (běžný před-nátěr základního nátěru), což v konečném důsledku snižuje celkovou odolnost proti korozi po nátěru.
5.Jaké jsou kontrolní normy pro fosfor a síru ve svitcích válcovaných za studena-vysoce-kvalitních-svitků používaných pro lisování mají obsah fosforu a síry hluboko pod horním limitem pro běžnou ocel. To je právě proto, aby bylo zajištěno, že materiál má dobrou plasticitu, houževnatost a vnitřní kvalitu, aby se zabránilo fatálním defektům, jako je praskání a delaminace při následném zpracování, jako je lisování.