કાર્બન સ્ટ્રક્ચરલ સ્ટીલમાં ફોસ્ફરસ સેગ્રિગેશનની રચના અને ક્રેકીંગનું વિશ્લેષણ

કાર્બન સ્ટ્રક્ચરલ સ્ટીલમાં ફોસ્ફરસ સેગ્રિગેશનની રચના અને ક્રેકીંગનું વિશ્લેષણ

હાલમાં, સ્થાનિક સ્ટીલ મિલો દ્વારા પૂરા પાડવામાં આવતા કાર્બન માળખાકીય સ્ટીલ વાયર સળિયા અને બારની સામાન્ય વિશિષ્ટતાઓ φ5.5-φ45 છે, અને વધુ પરિપક્વ શ્રેણી φ6.5-φ30 છે. નાના-કદના વાયર સળિયા અને બારના કાચા માલમાં ફોસ્ફરસના વિભાજનને કારણે ઘણા ગુણવત્તાયુક્ત અકસ્માતો થાય છે. ચાલો ફોસ્ફરસના વિભાજનના પ્રભાવ અને તમારા સંદર્ભ માટે તિરાડોની રચનાના વિશ્લેષણ વિશે વાત કરીએ.

આયર્નમાં ફોસ્ફરસનો ઉમેરો આયર્ન-કાર્બન તબક્કા ડાયાગ્રામમાં અનુરૂપ રીતે ઓસ્ટેનાઇટ તબક્કાના પ્રદેશને બંધ કરી શકે છે. તેથી, ઘન અને પ્રવાહી વચ્ચેનું અંતર મોટું કરવું આવશ્યક છે. જ્યારે ફોસ્ફરસ ધરાવતા સ્ટીલને પ્રવાહીમાંથી ઘન સુધી ઠંડુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેને વિશાળ તાપમાન શ્રેણીમાંથી પસાર થવાની જરૂર છે. સ્ટીલમાં ફોસ્ફરસનો ફેલાવો ધીમો છે. આ સમયે, ઉચ્ચ ફોસ્ફરસ એકાગ્રતા (ઓછું ગલનબિંદુ) સાથે પીગળેલું લોખંડ પ્રથમ નક્કર ડેંડ્રાઇટ્સ વચ્ચેના અવકાશમાં ભરવામાં આવે છે, જેનાથી ફોસ્ફરસનું વિભાજન થાય છે.

કોલ્ડ હેડિંગ અથવા કોલ્ડ એક્સટ્રુઝન પ્રક્રિયામાં, ક્રેક્ડ પ્રોડક્ટ્સ ઘણીવાર જોવા મળે છે. તિરાડ ઉત્પાદનોનું મેટલોગ્રાફિક નિરીક્ષણ અને વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે ફેરાઇટ અને પર્લાઇટ બેન્ડમાં વહેંચાયેલા છે, અને મેટ્રિક્સમાં સફેદ આયર્નની પટ્ટી સ્પષ્ટપણે જોઈ શકાય છે. ફેરાઈટમાં, આ બેન્ડ-આકારના ફેરાઈટ મેટ્રિક્સ પર તૂટક તૂટક બેન્ડ આકારના હળવા ગ્રે સલ્ફાઈડ સમાવેશ થાય છે. સલ્ફર ફોસ્ફાઈડના વિભાજનને કારણે બેન્ડ આકારની આ રચનાને "ભૂત રેખા" કહેવામાં આવે છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે ફોસ્ફરસથી ભરપૂર વિસ્તાર ગંભીર ફોસ્ફરસ અલગતા સાથે સફેદ અને તેજસ્વી દેખાય છે. સફેદ અને તેજસ્વી પટ્ટામાં ફોસ્ફરસનું પ્રમાણ વધુ હોવાને કારણે, ફોસ્ફરસથી સમૃદ્ધ સફેદ અને તેજસ્વી પટ્ટામાં કાર્બનનું પ્રમાણ ઓછું થાય છે અથવા કાર્બનનું પ્રમાણ ખૂબ જ ઓછું હોય છે. આ રીતે, ફોસ્ફરસ-સમૃદ્ધ પટ્ટાના સતત કાસ્ટિંગ દરમિયાન સતત કાસ્ટિંગ સ્લેબના સ્તંભાકાર સ્ફટિકો કેન્દ્ર તરફ વિકસે છે. . જ્યારે બિલેટ મજબૂત થાય છે, ત્યારે ઓસ્ટેનાઈટ ડેંડ્રાઈટ્સ પ્રથમ પીગળેલા સ્ટીલમાંથી અવક્ષેપિત થાય છે. આ ડેંડ્રાઈટ્સમાં સમાયેલ ફોસ્ફરસ અને સલ્ફર ઘટે છે, પરંતુ અંતિમ ઘન પીગળેલું સ્ટીલ ફોસ્ફરસ અને સલ્ફર અશુદ્ધિ તત્વોથી સમૃદ્ધ છે, જે ડેંડ્રાઈટ ધરીની વચ્ચે ઘન બને છે, ફોસ્ફરસ અને સલ્ફરની ઉચ્ચ સામગ્રીને કારણે, સલ્ફર સલ્ફાઇડ બનાવે છે, અને ફોસ્ફરસ મેટ્રિક્સમાં ઓગળવામાં આવશે. તેને ફેલાવવું સહેલું નથી અને કાર્બનને ડિસ્ચાર્જ કરવાની અસર ધરાવે છે. કાર્બન ઓગળી શકાતું નથી, તેથી ફોસ્ફરસ ઘન દ્રાવણની આસપાસ (ફેરાઈટ સફેદ પટ્ટીની બાજુઓ) કાર્બનનું પ્રમાણ વધારે હોય છે. ફેરાઈટ પટ્ટાની બંને બાજુએ કાર્બન તત્વ, એટલે કે ફોસ્ફરસ-સમૃદ્ધ વિસ્તારની બંને બાજુએ, અનુક્રમે ફેરાઈટ સફેદ પટ્ટાની સમાંતર એક સાંકડો, તૂટક તૂટક મોતીનો પટ્ટો બનાવે છે અને અડીને આવેલા સામાન્ય પેશીને અલગ કરે છે. જ્યારે બિલેટ ગરમ થાય છે અને દબાવવામાં આવે છે, ત્યારે શાફ્ટ રોલિંગ પ્રોસેસિંગ દિશામાં વિસ્તરે છે. તે ચોક્કસપણે એટલા માટે છે કારણ કે ફેરાઇટ બેન્ડમાં ઉચ્ચ ફોસ્ફરસ હોય છે, એટલે કે, ગંભીર ફોસ્ફરસનું વિભાજન ગંભીર વ્યાપક અને તેજસ્વી ફેરાઇટ બેન્ડ માળખુંની રચના તરફ દોરી જાય છે, સ્પષ્ટ આયર્ન સાથેના વિશાળ અને તેજસ્વી બેન્ડમાં સલ્ફાઇડની હળવા રાખોડી પટ્ટીઓ હોય છે. તત્વ શરીર. સલ્ફાઇડની લાંબી પટ્ટીઓ સાથેના આ ફોસ્ફરસ-સમૃદ્ધ ફેરાઇટ બેન્ડને આપણે સામાન્ય રીતે "ઘોસ્ટ લાઇન" સંસ્થા કહીએ છીએ (આકૃતિ 1-2 જુઓ).

Analysis of Formation and Cracking of Phosphorus Segregation in Carbon Structural Steel02
આકૃતિ 1 કાર્બન સ્ટીલ SWRCH35K 200X માં ઘોસ્ટ વાયર

Analysis of Formation and Cracking of Phosphorus Segregation in Carbon Structural Steel01
આકૃતિ 2 સાદા કાર્બન સ્ટીલ Q235 500X માં ઘોસ્ટ વાયર

જ્યારે સ્ટીલને હોટ રોલ્ડ કરવામાં આવે છે, જ્યાં સુધી બિલેટમાં ફોસ્ફરસનું વિભાજન હોય ત્યાં સુધી, એક સમાન માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર મેળવવું અશક્ય છે. તદુપરાંત, ગંભીર ફોસ્ફરસ અલગતાને કારણે, "ભૂત વાયર" માળખું રચવામાં આવ્યું છે, જે અનિવાર્યપણે સામગ્રીના યાંત્રિક ગુણધર્મોને ઘટાડશે. .

કાર્બન સ્ટીલમાં ફોસ્ફરસનું વિભાજન સામાન્ય છે, પરંતુ ડિગ્રી અલગ છે. જ્યારે ફોસ્ફરસને ગંભીર રીતે અલગ કરવામાં આવે છે ("ભૂત રેખા" માળખું દેખાય છે), ત્યારે તે સ્ટીલ પર અત્યંત પ્રતિકૂળ અસરો લાવશે. દેખીતી રીતે, ફોસ્ફરસનું ગંભીર વિભાજન ઠંડા મથાળાની પ્રક્રિયા દરમિયાન સામગ્રી ક્રેકીંગનું ગુનેગાર છે. કારણ કે સ્ટીલના વિવિધ અનાજમાં ફોસ્ફરસનું પ્રમાણ અલગ-અલગ હોય છે, સામગ્રીની તાકાત અને કઠિનતા અલગ હોય છે; બીજી બાજુ, તે સામગ્રીને આંતરિક તાણ પેદા કરે છે, તે સામગ્રીને આંતરિક ક્રેકીંગની સંભાવનાને પ્રોત્સાહન આપશે. "ઘોસ્ટ વાયર" સ્ટ્રક્ચરવાળી સામગ્રીમાં, તે ચોક્કસપણે કઠિનતા, મજબૂતાઈ, અસ્થિભંગ પછી વિસ્તરણમાં ઘટાડો અને ક્ષેત્રફળમાં ઘટાડો, ખાસ કરીને અસરની કઠિનતામાં ઘટાડો, જે સામગ્રીની ઠંડી બરડપણું તરફ દોરી જશે, તેથી ફોસ્ફરસનું પ્રમાણ ઘટે છે. અને સ્ટીલના માળખાકીય ગુણધર્મો ખૂબ જ ગાઢ સંબંધ ધરાવે છે.

મેટાલોગ્રાફિક ડિટેક્શન દૃશ્યના ક્ષેત્રની મધ્યમાં "ભૂત રેખા" પેશીમાં, મોટી સંખ્યામાં પ્રકાશ ગ્રે વિસ્તરેલ સલ્ફાઇડ્સ છે. માળખાકીય સ્ટીલમાં નોન-મેટાલિક સમાવેશ મુખ્યત્વે ઓક્સાઇડ અને સલ્ફાઇડના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે. GB/T10561-2005 "સ્ટીલમાં નોન-મેટાલિક ઇન્ક્લુઝન્સની સામગ્રી માટે સ્ટાન્ડર્ડ ગ્રેડિંગ ચાર્ટ માઇક્રોસ્કોપિક ઇન્સ્પેક્શન મેથડ" અનુસાર, ટાઇપ B સમાવેશ આ સમયે વલ્કેનાઇઝ્ડ છે સામગ્રીનું સ્તર 2.5 અને તેથી વધુ સુધી પહોંચે છે. જેમ આપણે બધા જાણીએ છીએ, બિન-ધાતુના સમાવેશ એ તિરાડોના સંભવિત સ્ત્રોત છે. તેમનું અસ્તિત્વ સ્ટીલના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરની સાતત્ય અને કોમ્પેક્ટનેસને ગંભીરપણે નુકસાન પહોંચાડશે અને સ્ટીલની આંતર-ગ્રાન્યુલર મજબૂતાઈને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. આના પરથી એવું અનુમાન કરવામાં આવે છે કે સ્ટીલની આંતરિક રચનાની "ઘોસ્ટ લાઇન" માં સલ્ફાઇડની હાજરી એ ક્રેકીંગ માટે સૌથી વધુ સંભવિત સ્થાન છે. તેથી, મોટી સંખ્યામાં ફાસ્ટનર પ્રોડક્શન સાઇટ્સમાં કોલ્ડ ફોર્જિંગ ક્રેક્સ અને હીટ ટ્રીટમેન્ટ ક્વેન્ચિંગ ક્રેક્સ મોટી સંખ્યામાં હળવા ગ્રે પાતળી સલ્ફાઇડ્સને કારણે થાય છે. આવા ખરાબ વણાટનો દેખાવ મેટલ ગુણધર્મોની સાતત્યતાને નષ્ટ કરે છે અને ગરમીની સારવારનું જોખમ વધારે છે. "ઘોસ્ટ થ્રેડ" નોર્મલાઇઝેશન વગેરે દ્વારા દૂર કરી શકાતો નથી, અને અશુદ્ધ તત્વોને ગલન પ્રક્રિયામાંથી અથવા કાચા માલ ફેક્ટરીમાં પ્રવેશતા પહેલા સખત રીતે નિયંત્રિત કરવા જોઈએ.

બિન-ધાતુના સમાવેશને તેમની રચના અને વિરૂપતા અનુસાર એલ્યુમિના (પ્રકાર A) સિલિકેટ (પ્રકાર C) અને ગોળાકાર ઓક્સાઇડ (પ્રકાર D) માં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. તેમનું અસ્તિત્વ ધાતુની સાતત્યતાને કાપી નાખે છે, અને છાલ પછી ખાડાઓ અથવા તિરાડો રચાય છે. ઠંડક દરમિયાન તિરાડોનો સ્ત્રોત બનાવવો અને ગરમીની સારવાર દરમિયાન તાણની સાંદ્રતા પેદા કરવી ખૂબ જ સરળ છે, પરિણામે ક્રેકીંગ શમન થાય છે. તેથી, બિન-ધાતુના સમાવેશને સખત રીતે નિયંત્રિત કરવું આવશ્યક છે. વર્તમાન સ્ટીલ GB/T700-2006 "કાર્બન સ્ટ્રક્ચરલ સ્ટીલ" અને GB/T699-2016 "ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા કાર્બન સ્ટ્રક્ચરલ સ્ટીલ" ધોરણો બિન-ધાતુના સમાવેશ માટે સ્પષ્ટ આવશ્યકતાઓ બનાવતા નથી. . મહત્વના ભાગો માટે, A, B અને C ની બરછટ અને ઝીણી રેખાઓ સામાન્ય રીતે 1.5 થી વધુ નથી, અને D અને Ds બરછટ અને દંડ રેખાઓ 2 થી વધુ નથી.


પોસ્ટનો સમય: ઑક્ટો-21-2021