1. Zašto sadržaj fosfora (P) mora biti strogo kontroliran? Do kakvih će ozbiljnih posljedica to dovesti?
Mehanizam: Atomi fosfora imaju snažan učinak jačanja čvrste otopine u čeliku, značajno poboljšavajući njegovu čvrstoću. Međutim, oni se snažno odvajaju na granicama zrna, smanjujući energiju vezivanja na granicama zrna i uzrokujući nagli pad plastičnosti i žilavosti čelika.
Specifične manifestacije: Ovo smanjenje žilavosti posebno je izraženo na niskim temperaturama, čineći čelik krhkim i sklonim krtom lomu, što je fenomen poznat kao "hladna krtost".
Utjecaj na utiskivanje: Za dijelove koji zahtijevaju hladno utiskivanje, prisutnost fosfora značajno smanjuje hladnu obradivost materijala. Budući da žigosanje zahtijeva dobru sposobnost plastične deformacije, krtost uzrokovana fosforom čini dijelove sklonijima pucanju tijekom deformacije, posebno na niskim temperaturama ili u područjima složene deformacije.
Kvantitativni učinak: Studije pokazuju da za konvencionalni nisko{0}}ugljični čelik, kada sadržaj fosfora premaši 0,15%, istezanje (indeks plastičnosti) materijala počinje naglo opadati. Stoga je sadržaj fosfora u hladno{3}}valjanim kolutima koji se koriste za duboko izvlačenje obično strogo ograničen na ispod 0,035%.
2. Zašto sadržaj sumpora (S) mora biti strogo kontroliran? Do kakvih će ozbiljnih posljedica to dovesti?
Mehanizam: Sumpor je gotovo netopljiv u čeliku, ali se spaja sa željezom u željezni sulfid (FeS). FeS i željezo tvore eutektičku strukturu niske-točke-tališta (približno 985 stupnjeva).
Specifične manifestacije: Vruće radne temperature (kao što su vruće valjanje i kovanje) čelika obično su iznad 1150~1200 stupnjeva. Kada se čelik zagrije do ovog temperaturnog raspona, FeS s niskom{3}}talištem- raspoređen na granicama zrna prvo se topi, prekidajući silu vezivanja između zrna, uzrokujući tako pucanje čelika tijekom obrade; ovo je poznato kao "vruća krtost".
Utjecaj na utiskivanje: iako sam postupak hladnog valjanja ne uključuje visoke temperature, vruće{0}}valjani koluti su sirovina za hladno valjanje. Ako se u vruće-valjanom kolutu razviju mikropukotine zbog visokog sadržaja sumpora, ti će se nedostaci proširiti i pojačati tijekom hladnog valjanja, što će u konačnici dovesti do poroznosti, ljuštenja ili pukotina utiskivanja u gotovom hladnovaljanom proizvodu.
3. Kakvu štetu prisutnost fosfora i sumpora uzrokuje unutarnjoj kvaliteti hladno valjanih kolutova?
Sumpor uzrokuje defekte delaminacije: Ovo je jedna od najčešćih opasnosti uzrokovanih sumporom. Sumpor u čeliku postoji u obliku sulfida (kao što je MnS) i izdužuje se duž smjera valjanja tijekom valjanja, tvoreći vrpčaste ili lamelarne strukture. Ovi trakasti sulfidi ometaju kontinuitet metalne matrice, ponašajući se poput slojeva "dijafragmi" ugrađenih u čelik. Tijekom naknadne obrade ili pod stresom, ove trakaste inkluzije lako pucaju, stvarajući defekte delaminacije. Istraživanja pokazuju da smanjenje sadržaja sumpora u čeliku ispod 0,02% može učinkovito spriječiti raslojavanje.
Fosfor izaziva pucanje uslijed korozije pod naponom: segregacija fosfora na granicama zrna postaje "aktivan put" za širenje pukotina. Istodobno, fosfor potiče proces anodnog otapanja čelika u određenim korozivnim medijima (kao što su otopine nitrata), sprječavajući stvaranje pasivacijskih filmova, čime se značajno povećava osjetljivost čelika na pucanje uslijed korozije pod naponom.
4. Koje štetne učinke imaju fosfor i sumpor na kasniju obradu hladno{1}}valjanih zavojnica (poput zavarivanja i površinske obrade)?
Pogoršanje zavarljivosti:
Fosfor: Povećava sklonost metala zavarivanja prema hladnoj krtosti, što dovodi do krhkog loma zavarenog spoja tijekom hlađenja ili rada na niskim temperaturama.
Sumpor: Smanjuje duktilnost metala zavara i čini ga sklonim pucanju u vrućem stanju (pukotine od skrućivanja) tijekom zavarivanja jer segregacija sumpora snižava raspon temperature skrućivanja metala zavara, čineći ga osjetljivijim na pucanje u kasnijim fazama skrućivanja.
Utjecaj na kvalitetu površinske obrade:
I sumpor i fosfor su visoko razdvajajući elementi. Tijekom toplinske obrade (kao što je žarenje), mogu se nakupiti na površini čeličnih ploča. Ove površinske naslage mogu ozbiljno utjecati na naknadne kemijske tretmane, kao što je uzrok abnormalne kristalizacije i lošeg prianjanja fosfatnog filma (uobičajeni pred{2}}podsloj), što u konačnici smanjuje ukupnu otpornost na koroziju nakon premazivanja.
5.Koji su kontrolni standardi za fosfor i sumpor u vrstama hladno{1}}valjanih kolutova? Visokokvalitetni-hladno{3}}valjani koluti koji se koriste za utiskivanje imaju sadržaj fosfora i sumpora daleko ispod gornje granice za obični čelik. Ovo je upravo kako bi se osiguralo da materijal ima dobru plastičnost, žilavost i unutarnju kvalitetu, kako bi se izbjegle fatalne greške kao što su pucanje i raslojavanje tijekom naknadne obrade kao što je štancanje.