1. Защо съдържанието на фосфор (P) трябва да бъде строго контролирано? До какви сериозни последствия ще доведе?
Механизъм: Фосфорните атоми имат силен ефект на укрепване на твърдия разтвор в стоманата, което значително подобрява нейната здравина. Въпреки това, те силно се сегрегират по границите на зърното, намалявайки енергията на свързване на границата на зърното и причинявайки рязък спад в пластичността и якостта на стоманата.
Специфични прояви: Това намаляване на якостта е особено ясно изразено при ниски температури, което прави стоманата крехка и податлива на крехко счупване, феномен, известен като "студена чупливост".
Въздействие върху щамповането: За части, изискващи студено щамповане, наличието на фосфор значително намалява годността на материала за студена обработка. Тъй като щамповането изисква добър капацитет за пластична деформация, крехкостта, причинена от фосфора, прави частите по-податливи на напукване по време на деформация, особено при ниски температури или в области със сложна деформация.
Количествен ефект: Проучванията показват, че при конвенционалната ниско{0}}въглеродна стомана, когато съдържанието на фосфор надвиши 0,15%, удължението (индексът на пластичност) на материала започва рязко да намалява. Следователно съдържанието на фосфор в студено валцуваните рулони, използвани за дълбоко изтегляне, обикновено е строго ограничено до под 0,035%.
2. Защо съдържанието на сяра (S) трябва да бъде строго контролирано? До какви сериозни последствия ще доведе?
Механизъм: Сярата е почти неразтворима в стоманата, но се комбинира с желязото, за да образува железен сулфид (FeS). FeS и желязото образуват евтектична структура с ниска -точка на{2}}топене (приблизително 985 градуса).
Специфични прояви: Горещите работни температури (като горещо валцуване и коване) на стомана обикновено са над 1150~1200 градуса. Когато стоманата се нагрее до този температурен диапазон, FeS с ниска -точка на топене-, разпределен по границите на зърната, се топи първо, нарушавайки силата на свързване между зърната, като по този начин причинява напукване на стоманата по време на обработката; това е известно като "гореща чупливост".
Въздействие върху щамповането: Въпреки че самият процес на студено валцуване не включва високи температури, горе{0}}валцуваните рулони са суровината за студено валцуване. Ако в горещо валцуваната рулона се появят микропукнатини поради високото съдържание на сяра, тези дефекти ще се разширят и увеличат по време на студеното валцуване, което в крайна сметка ще доведе до порьозност, лющене или пукнатини при щамповане в готовия студеновалцуван продукт.
3. Какви щети причинява наличието на фосфор и сяра върху вътрешното качество на студено валцуваните рулони?
Сярата причинява дефекти при разслояване: Това е една от най-типичните опасности, причинени от сярата. Сярата в стоманата съществува като сулфиди (като MnS) и се удължава по посока на валцоване по време на валцуване, образувайки лентови или ламеларни структури. Тези лентови сулфиди нарушават непрекъснатостта на металната матрица, действайки като слоеве от "диафрагми", вградени в стоманата. По време на последваща обработка или под напрежение, тези лентови включвания лесно се напукват, образувайки дефекти на разслояване. Проучванията показват, че намаляването на съдържанието на сяра в стоманата до под 0,02% може ефективно да предотврати разслояването.
Фосфорът предизвиква корозионно напукване под напрежение: Сегрегацията на фосфора по границите на зърната се превръща в „активен път“ за разпространение на пукнатини. Едновременно с това фосфорът насърчава процеса на анодно разтваряне на стоманата в определени корозивни среди (като нитратни разтвори), възпрепятствайки образуването на пасивиращи филми, като по този начин значително увеличава податливостта на стоманата към корозионно напукване под напрежение.
4. Какви неблагоприятни ефекти оказват фосфорът и сярата върху последващата обработка на студено{1}}валцовани рулони (като заваряване и повърхностна обработка)?
Влошаване на заваряемостта:
Фосфор: Повишава склонността към студена чупливост на заваръчния метал, което води до крехко счупване на заваръчната става по време на охлаждане или работа при ниски температури.
Сяра: Намалява пластичността на заваръчния метал и го прави податлив на горещо напукване (напукване при втвърдяване) по време на заваряване, тъй като отделянето на сяра понижава температурния диапазон на втвърдяване на заваръчния метал, което го прави по-податлив на напукване в по-късните етапи на втвърдяване.
Въздействие върху качеството на повърхностната обработка:
Както сярата, така и фосфорът са силно разделящи елементи. По време на термична обработка (като отгряване) те могат да се натрупат върху повърхността на стоманените плочи. Тези повърхностни отлагания могат сериозно да повлияят на последващите химически обработки, като например да причинят необичайна кристализация и лоша адхезия на фосфатиращия филм (обичайно пред{2}}долно покритие), което в крайна сметка намалява общата устойчивост на корозия след нанасяне на покритие.
5. Какви са контролните стандарти за фосфор и сяра в обикновените студеновалцовани рулони? Висококачествените-студеновалцовани-рулони, използвани за щамповане, имат съдържание на фосфор и сяра далеч под горната граница за обикновена стомана. Това е точно за да се гарантира, че материалът има добра пластичност, издръжливост и вътрешно качество, така че да се избегнат фатални дефекти като напукване и разслояване по време на последваща обработка като щамповане.