Las materias primas de alta calidad son la base para producir sujetadores de alta calidad. Sin embargo, muchos productos de fabricantes de sujetadores presentan grietas. ¿Por qué sucede esto?

Actualmente, las especificaciones comunes de las varillas de acero estructural al carbono suministradas por las acerías nacionales son φ 5.5- φ 45, siendo el rango más maduro φ 6.5- φ 30. Existen muchos accidentes de calidad causados ​​por la segregación de fósforo, como la segregación de fósforo en varillas y barras pequeñas. La influencia de la segregación de fósforo y el análisis de la formación de grietas se presentan a continuación como referencia. La adición de fósforo en el diagrama de fases hierro-carbono cerrará correspondientemente la región de la fase austenítica e inevitablemente aumentará la distancia entre el solidus y el liquidus. Cuando el acero que contiene fósforo se enfría de líquido a sólido, necesita pasar por un amplio rango de temperatura.

La velocidad de difusión del fósforo en el acero es lenta, y el hierro fundido con alta concentración de fósforo (bajo punto de fusión) está lleno de dendritas solidificadas iniciales, lo que provoca la segregación del fósforo. En los productos que suelen presentar grietas durante el forjado o la extrusión en frío, el examen y análisis metalográfico muestra que la ferrita y la perlita se distribuyen en bandas, y que hay ferrita blanca en bandas en la matriz. Hay zonas intermitentes de inclusiones de sulfuro de color gris claro en la matriz de ferrita en bandas. La estructura en bandas del sulfuro se denomina "línea fantasma" debido a la segregación de sulfuro.
La razón es que el área con segregación de fósforo grave presenta una zona blanca brillante en el área de enriquecimiento de fósforo. En la losa de colada continua, debido al alto contenido de fósforo en el área blanca, los cristales columnares ricos en fósforo se concentran, reduciendo el contenido de fósforo. Cuando la palanquilla se solidifica, las dendritas de austenita se separan primero del acero fundido. El fósforo y el azufre en estas dendritas se reducen, pero el acero fundido finalmente solidificado contiene elementos de fósforo y azufre. Se solidifica entre los ejes dendríticos porque los elementos de fósforo y azufre son altos. En este momento, se forma sulfuro y el fósforo se disuelve en la matriz. Debido a que los elementos de fósforo y azufre son altos, se forma sulfuro aquí y el fósforo se disuelve en la matriz. Por lo tanto, debido al alto contenido de elementos de fósforo y azufre, el contenido de carbono en la solución sólida de fósforo es alto. A ambos lados del cinturón carbonáceo, es decir, a ambos lados de la zona de enriquecimiento de fósforo, se forma un cinturón de perlita intermitente, largo y estrecho, paralelo al cinturón blanco de ferrita, y los tejidos normales adyacentes se separan. Bajo la presión de calentamiento, el lingote se extenderá en la dirección de procesamiento entre los ejes, ya que el cinturón de ferrita contiene alto contenido de fósforo; es decir, la segregación de fósforo dará lugar a la formación de una estructura de cinturón de ferrita ancha y brillante. Se puede observar que también hay franjas de sulfuro gris claro en el cinturón ancho de ferrita brillante, que se distribuyen con una larga franja de ferrita de fósforo rica en sulfuro, que solemos denominar "línea fantasma". (Véase la Figura 1-2)

Perno de brida

En el proceso de laminación en caliente, mientras exista segregación de fósforo, es imposible obtener una microestructura uniforme. Más importante aún, debido a que la segregación de fósforo ha formado una estructura de "líneas fantasma", inevitablemente reducirá las propiedades mecánicas del material. La segregación de fósforo en el acero al carbono es común, pero su grado varía. Una segregación severa de fósforo (estructura de "líneas fantasma") tendrá efectos extremadamente adversos en el acero. Evidentemente, la segregación severa de fósforo es la causa del agrietamiento por forjado en frío. Debido a que el contenido de fósforo en los diferentes granos de acero es diferente, los materiales tienen diferentes resistencias y durezas. Por otro lado, esto provoca que el material genere tensiones internas, lo que facilita el agrietamiento. En materiales con estructura de "líneas fantasma", es precisamente debido a la disminución de la dureza, la resistencia, la elongación después de la fractura y la reducción del área, especialmente la disminución de la tenacidad al impacto, que el contenido de fósforo en los materiales tiene una gran relación con la estructura y las propiedades del acero.
En el tejido de la “línea fantasma” en el centro del campo de visión, se detectó mediante metalografía una gran cantidad de sulfuro fino de color gris claro. Las inclusiones no metálicas en el acero estructural existen principalmente en forma de óxidos y sulfuros. Según el diagrama de clasificación estándar GB/T10561-2005 para el contenido de inclusiones no metálicas en el acero, el contenido de sulfuro de las inclusiones de clase B es de 2,5 o superior. Las inclusiones no metálicas son una fuente potencial de fisuras. Su presencia daña gravemente la continuidad y la compacidad de la estructura del acero, reduciendo así considerablemente la resistencia intergranular.
Se especula que el sulfuro en la estructura interna, la "línea fantasma" del acero, es la parte más propensa a agrietarse. Por lo tanto, un gran número de sujetadores se agrietaron durante el conformado en frío y el temple en la planta de producción, debido a la presencia de una gran cantidad de sulfuros largos de color gris claro. Esta estructura no tejida destruyó la continuidad de las propiedades del metal y aumentó el riesgo del tratamiento térmico. La "línea fantasma" no se puede eliminar mediante normalización ni otros métodos, y los elementos de impureza deben controlarse estrictamente antes de la fundición o la entrada de las materias primas a la planta. Según su composición y deformabilidad, las inclusiones no metálicas se dividen en alúmina (tipo A), silicato (tipo C) y óxido esférico (tipo D). Su aparición interrumpe la continuidad del metal y se convierte en picaduras o grietas tras el desprendimiento, lo que facilita la formación de grietas durante el conformado en frío y provoca concentración de tensiones durante el tratamiento térmico, causando así grietas por temple. Por lo tanto, las inclusiones no metálicas deben controlarse estrictamente. Las normas actuales GB/T700-2006 y GB T699-2016 para aceros estructurales de carbono de alta calidad establecen requisitos para las inclusiones no metálicas. Para las piezas importantes, generalmente se utilizan series gruesas de tipo A, B y C; las series finas no superan el 1,5%; los sistemas gruesos de tipo D y Ds; y los de nivel 2 no superan el nivel 2.

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