1. Зашто садржај фосфора (П) мора бити строго контролисан? До каквих ће озбиљних последица то довести?
Механизам: Атоми фосфора имају снажан ефекат јачања чврстог раствора у челику, значајно побољшавајући његову снагу. Међутим, они се снажно сегрегирају на границама зрна, смањујући енергију везивања на граници зрна и узрокујући нагли пад пластичности и жилавости челика.
Специфичне манифестације: Ово смањење жилавости је посебно изражено на ниским температурама, чинећи челик крхким и склоним ломљивом лому, феномену познат као „хладна ломљивост“.
Утицај на штанцање: За делове који захтевају хладно штанцање, присуство фосфора значајно смањује обрадивост материјала на хладно. Пошто штанцање захтева добар капацитет пластичне деформације, крхкост изазвана фосфором чини делове склонијим пуцању током деформације, посебно на ниским температурама или у областима сложене деформације.
Квантитативни ефекат: Студије показују да за конвенционални ниско{0}}угљенични челик, када садржај фосфора прелази 0,15%, издужење (индекс пластичности) материјала почиње нагло да опада. Због тога је садржај фосфора у хладно-ваљаним котуровима који се користе за дубоко извлачење обично строго ограничен на испод 0,035%.
2. Зашто садржај сумпора (С) мора бити строго контролисан? До каквих ће озбиљних последица то довести?
Механизам: Сумпор је скоро нерастворљив у челику, али се комбинује са гвожђем да би се формирао гвожђе сулфид (ФеС). ФеС и гвожђе формирају еутектичку структуру ниске{1}}тачке{2}}тачке (приближно 985 степени).
Специфичне манифестације: Вреле радне температуре (као што су вруће ваљање и ковање) челика су обично изнад 1150 ~ 1200 степени. Када се челик загреје до овог температурног опсега, најпре се топи ниска -тачка-талишта- распоређена на границама зрна, нарушавајући силу везивања између зрна, што узрокује пуцање челика током обраде; ово је познато као "врућа ломљивост".
Утицај на штанцање: Иако сам процес хладног ваљања не укључује високе температуре, топло{0}}ваљани котурови су сировина за хладно ваљање. Ако се микропукотине развију у топло-ваљаном колуту због високог садржаја сумпора, ови дефекти ће се проширити и појачати током хладног ваљања, што ће на крају довести до порозности, љуштења или пукотина од штанцања у готовом хладно-ваљаном производу.
3. Какву штету присуство фосфора и сумпора изазива унутрашњем квалитету хладно-ваљаних котура?
Сумпор изазива дефекте раслојавања: Ово је једна од најтипичнијих опасности које изазива сумпор. Сумпор у челику постоји као сулфиди (као што је МнС) и током ваљања се издужује дуж правца ваљања, формирајући тракасте или ламеларне структуре. Ови тракасти сулфиди ремете континуитет металне матрице, делујући као слојеви „дијафрагми“ уграђених у челик. Током накнадне обраде или под стресом, ове тракасте инклузије лако пуцају, формирајући дефекте раслојавања. Студије показују да смањење садржаја сумпора у челику на испод 0,02% може ефикасно спречити раслојавање.
Фосфор изазива корозионо пуцање под напоном: Сегрегација фосфора на границама зрна постаје "активан пут" за ширење пукотина. Истовремено, фосфор подстиче процес анодног растварања челика у одређеним корозивним медијима (као што су раствори нитрата), ометајући формирање пасивацијских филмова, чиме значајно повећава подложност челика пуцању под напоном.
4. Које штетне ефекте имају фосфор и сумпор на накнадну обраду хладно{1}}ваљаних котура (као што је заваривање и површинска обрада)?
Погоршање заварљивости:
Фосфор: Повећава склоност хладној ломљивости метала шава, што доводи до кртог лома завареног споја током хлађења или рада на ниским температурама.
Сумпор: Смањује дуктилност метала шава и чини га подложним пуцању од врућине (пуцање при учвршћивању) током заваривања јер сегрегација сумпора снижава опсег температуре очвршћавања метала шава, чинећи га подложнијим пуцању у каснијим фазама очвршћавања.
Утицај на квалитет обраде површине:
И сумпор и фосфор су веома сегрегирајући елементи. Током топлотне обраде (као што је жарење), могу се акумулирати на површини челичних плоча. Ове површинске наслаге могу озбиљно да утичу на накнадне хемијске третмане, као што је изазивање абнормалне кристализације и слабе адхезије фосфатног филма (уобичајена пред-подлога премаза), на крају смањујући укупну отпорност на корозију након наношења премаза.
5. Који су стандарди за контролу фосфора и сумпора у хладно-ваљаним котурима? Висококвалитетни хладно-калемови који се користе за штанцање имају садржај фосфора и сумпора далеко испод горње границе за обичан челик. Ово је управо да би се осигурало да материјал има добру пластичност, жилавост и унутрашњи квалитет, како би се избегли фатални недостаци као што су пуцање и раслојавање током накнадне обраде као што је штанцање.