1.Per què s'ha de controlar estrictament el contingut de fòsfor (P)? Quines conseqüències greus comportarà?
Mecanisme: els àtoms de fòsfor tenen un fort efecte de reforç de la solució sòlida a l'acer, millorant significativament la seva resistència. No obstant això, es segreguen fortament als límits del gra, reduint l'energia d'unió del límit del gra i provocant una forta disminució de la plasticitat i la duresa de l'acer.
Manifestacions específiques: aquesta disminució de la duresa és especialment pronunciada a baixes temperatures, fent que l'acer sigui trencadís i propens a fracturar-se, un fenomen conegut com a "frràgilitat en fred".
Impacte en l'estampació: per a les peces que requereixen estampació en fred, la presència de fòsfor redueix significativament la treballabilitat en fred del material. Com que l'estampació requereix una bona capacitat de deformació plàstica, la fragilitat causada pel fòsfor fa que les peces siguin més propenses a esquerdar-se durant la deformació, especialment a baixes temperatures o en zones de deformació complexes.
Efecte quantitatiu: els estudis mostren que per a l'acer convencional de baix-carboni, quan el contingut de fòsfor supera el 0,15%, l'allargament (índex de plasticitat) del material comença a disminuir bruscament. Per tant, el contingut de fòsfor de les bobines-laminades en fred que s'utilitzen per a l'embotit profund normalment es limita estrictament a menys del 0,035%.
2.Per què s'ha de controlar estrictament el contingut de sofre (S)? Quines conseqüències greus comportarà?
Mecanisme: el sofre és gairebé insoluble en acer, però es combina amb el ferro per formar sulfur de ferro (FeS). FeS i ferro formen una estructura eutèctica de baix-punt-de fusió (aproximadament 985 graus).
Manifestacions específiques: les temperatures de treball en calent (com ara laminació en calent i forja) de l'acer solen ser superiors als 1150 ~ 1200 graus. Quan l'acer s'escalfa a aquest interval de temperatura, el FeS de baix-punt de fusió- distribuït als límits del gra es fon primer, interrompent la força d'unió entre els grans, fent que l'acer s'esquerde durant el processament; això es coneix com a "fragilitat calenta".
Impacte en l'estampació: tot i que el procés de laminació en fred en si no implica altes temperatures, les bobines-laminades en calent són la matèria primera per a la laminació en fred. Si es desenvolupen microesquerdes a la bobina-laminada en calent a causa de l'alt contingut de sofre, aquests defectes s'ampliaran i s'ampliaran durant la laminació en fred, provocant, en última instància, esquerdes de porositat, peladura o estampació en el producte-laminat en fred acabat.
3.Quins danys causa la presència de fòsfor i sofre a la qualitat interna de les bobines-laminades en fred?
El sofre provoca defectes de delaminació: aquest és un dels perills més típics provocats pel sofre. El sofre de l'acer existeix com a sulfurs (com MnS) i s'allarga al llarg de la direcció de laminació durant el rodament, formant estructures en bandes o lamel·lars. Aquests sulfurs en bandes interrompen la continuïtat de la matriu metàl·lica, actuant com a capes de "diafragmes" incrustades dins de l'acer. Durant el processament posterior o sota estrès, aquestes inclusions en bandes s'esquerden fàcilment, formant defectes de delaminació. Els estudis indiquen que reduir el contingut de sofre a l'acer per sota del 0,02% pot prevenir eficaçment la delaminació.
El fòsfor indueix fissuració per corrosió per estrès: la segregació del fòsfor als límits del gra es converteix en una "via activa" per a la propagació de les esquerdes. Simultàniament, el fòsfor afavoreix el procés de dissolució anòdica de l'acer en determinats medis corrosius (com les solucions de nitrat), dificultant la formació de pel·lícules de passivació, augmentant així significativament la susceptibilitat de l'acer a la fissuració per corrosió per estrès.
4. Quins efectes adversos tenen el fòsfor i el sofre en el processament posterior de bobines-laminades en fred (com ara la soldadura i el tractament de superfícies)?
Deteriorament de la soldabilitat:
Fòsfor: augmenta la tendència a la fragilitat en fred del metall de soldadura, provocant una fractura fràgil de la junta de soldadura durant el refredament o el servei a baixes temperatures.
Sofre: redueix la ductilitat del metall de soldadura i el fa propens a esquerdes en calent (esquerdes de solidificació) durant la soldadura perquè la segregació del sofre redueix l'interval de temperatura de solidificació del metall de soldadura, fent-lo més susceptible a l'esquerdat en les etapes posteriors de solidificació.
Impacte en la qualitat del tractament superficial:
Tant el sofre com el fòsfor són elements altament segregadors. Durant el tractament tèrmic (com ara el recuit), es poden acumular a la superfície de les plaques d'acer. Aquests dipòsits superficials poden afectar greument els tractaments químics posteriors, com ara provocar una cristal·lització anormal i una mala adhesió de la pel·lícula de fosfatació (una capa inferior de pre-recobriment comú), reduint finalment la resistència a la corrosió global després del recobriment.
5. Quins són els estàndards de control per al fòsfor i el sofre en els graus de bobina laminada en fred-comú? Les bobines laminades en fred-d'alta qualitat que s'utilitzen per a l'estampació tenen continguts de fòsfor i sofre molt per sota del límit superior de l'acer normal. Això és precisament per garantir que el material tingui una bona plasticitat, duresa i qualitat interna, per evitar defectes fatals com l'esquerdament i la delaminació durant el processament posterior com l'estampació.