1.Hvorfor skal indholdet af fosfor (P) være strengt kontrolleret? Hvilke alvorlige konsekvenser vil det føre til?
Mekanisme: Fosforatomer har en stærk solid opløsning styrkende effekt i stål, hvilket væsentligt forbedrer dets styrke. De adskiller sig dog kraftigt ved korngrænser, hvilket reducerer korngrænsebindingsenergien og forårsager et kraftigt fald i stålets plasticitet og sejhed.
Specifikke manifestationer: Dette fald i sejhed er særligt udtalt ved lave temperaturer, hvilket gør stålet skørt og tilbøjeligt til at sprøde, et fænomen kendt som "kold skørhed".
Indvirkning på stempling: For dele, der kræver koldstempling, reducerer tilstedeværelsen af fosfor materialets koldbearbejdelighed betydeligt. Fordi stempling kræver god plastisk deformationskapacitet, gør skørheden forårsaget af fosfor dele mere tilbøjelige til at revne under deformation, især ved lave temperaturer eller i komplekse deformationsområder.
Kvantitativ effekt: Undersøgelser viser, at for konventionelt lav-kulstofstål, når fosforindholdet overstiger 0,15 %, begynder forlængelsen (plasticitetsindekset) af materialet at falde kraftigt. Derfor er fosforindholdet i kold-ruller, der anvendes til dybtrækning, typisk strengt begrænset til under 0,035 %.
2.Hvorfor skal svovlindholdet (S) være strengt kontrolleret? Hvilke alvorlige konsekvenser vil det føre til?
Mekanisme: Svovl er næsten uopløseligt i stål, men det kombineres med jern og danner jernsulfid (FeS). FeS og jern danner en eutektisk struktur med lavt-smeltepunkt-(ca. 985 grader).
Specifikke manifestationer: Varme arbejdstemperaturer (såsom varmvalsning og smedning) af stål er typisk over 1150 ~ 1200 grader. Når stål opvarmes til dette temperaturområde, smelter det lave-smeltepunkt-FeS fordelt ved korngrænserne først, hvilket forstyrrer bindingskraften mellem kornene, hvilket får stålet til at revne under forarbejdningen; dette er kendt som "varm skørhed".
Indvirkning på stempling: Selvom koldvalsningsprocessen i sig selv ikke involverer høje temperaturer, er varme-ruller råmaterialet til koldvalsning. Hvis der udvikles mikrorevner i den varmvalsede-rulle på grund af højt svovlindhold, vil disse defekter blive udvidet og forstærket under koldvalsning, hvilket i sidste ende fører til porøsitet, afskalning eller stempling af revner i det færdige koldvalsede-produkt.
3. Hvilken skade forårsager tilstedeværelsen af fosfor og svovl på den indre kvalitet af koldt-valsede bredbånd?
Svovl forårsager delamineringsfejl: Dette er en af de mest typiske farer forårsaget af svovl. Svovl i stål eksisterer som sulfider (såsom MnS) og forlænges langs rulleretningen under valsning, hvilket danner båndede eller lamelformede strukturer. Disse båndede sulfider forstyrrer kontinuiteten af metalmatrixen og fungerer som lag af "membraner" indlejret i stålet. Under efterfølgende bearbejdning eller under stress revner disse båndede indeslutninger let og danner delamineringsdefekter. Undersøgelser viser, at en reduktion af svovlindholdet i stål til under 0,02% effektivt kan forhindre delaminering.
Fosfor inducerer spændingskorrosionsrevner: Fosforsegregering ved korngrænser bliver en "aktiv vej" for sprækkeudbredelse. Samtidig fremmer fosfor den anodiske opløsningsproces af stål i visse korrosive medier (såsom nitratopløsninger), hvilket forhindrer dannelsen af passiveringsfilm og øger derved stålets modtagelighed for spændingskorrosionsrevner.
4.Hvilke negative virkninger har fosfor og svovl på efterfølgende behandling af koldvalsede-spoler (såsom svejsning og overfladebehandling)?
Forringelse af svejsbarheden:
Fosfor: Øger koldskørhedstendensen af svejsemetal, hvilket fører til skørt brud på svejsefugen under afkøling eller service ved lave temperaturer.
Svovl: Reducerer duktiliteten af svejsemetallet og gør det tilbøjeligt til varmrevne (størkningsrevner) under svejsning, fordi svovludskillelse sænker svejsemetallets størkningstemperaturområde, hvilket gør det mere modtageligt for revner i de senere stadier af størkning.
Indvirkning på overfladebehandlingskvalitet:
Både svovl og fosfor er stærkt adskillende grundstoffer. Under varmebehandling (såsom udglødning) kan de samle sig på overfladen af stålplader. Disse overfladeaflejringer kan i alvorlig grad påvirke efterfølgende kemiske behandlinger, såsom at forårsage unormal krystallisation og dårlig vedhæftning af fosfatfilmen (en almindelig præ{2}}undercoating), hvilket i sidste ende reducerer den samlede korrosionsbestandighed efter coating.
5.Hvad er kontrolstandarderne for fosfor og svovl i almindelig forkølelse-valsede bredbåndskvaliteter? Høj-kvalitets koldvalsede-ruller, der bruges til stempling, har fosfor- og svovlindhold langt under den øvre grænse for almindeligt stål. Dette er netop for at sikre, at materialet har god plasticitet, sejhed og indre kvalitet, for at undgå fatale defekter såsom revner og delaminering under efterfølgende bearbejdning såsom stempling.