Le materie prime di alta qualità sono la base per la produzione di elementi di fissaggio di alta qualità. Tuttavia, i prodotti di molti produttori di elementi di fissaggio presenteranno crepe. Perché succede questo?

Attualmente, le specifiche comuni delle vergelle di acciaio strutturale al carbonio fornite dalle acciaierie nazionali sono φ 5,5 - φ 45, la gamma più matura è φ 6,5 - φ 30. Ci sono molti incidenti di qualità causati dalla segregazione del fosforo, come la segregazione del fosforo di piccola vergella e barra. L'influenza della segregazione del fosforo e l'analisi della formazione di cricche sono presentate di seguito come riferimento. L'aggiunta di fosforo nel diagramma di stato ferro-carbonio chiuderà corrispondentemente la regione della fase austenite e inevitabilmente aumenterà la distanza tra solidus e liquidus. Quando l'acciaio contenente fosforo viene raffreddato da liquido a solido, deve passare attraverso un ampio intervallo di temperature.

La velocità di diffusione del fosforo nell'acciaio è lenta e il ferro fuso con un'elevata concentrazione di fosforo (basso punto di fusione) è pieno dei primi dendriti solidificati, il che porta alla segregazione del fosforo. Per i prodotti che spesso presentano cricche durante la forgiatura a freddo o l'estrusione a freddo, l'esame e l'analisi metallografica mostrano che la ferrite e la perlite sono distribuite in strisce e nella matrice è presente ferrite a bande bianche. Sulla matrice di ferrite fasciata sono presenti zone intermittenti di inclusione di solfuro grigio chiaro. La struttura a bande del solfuro è chiamata “linea fantasma” a causa della segregazione del solfuro.
Il motivo è che l'area con grave segregazione di fosforo presenta una zona bianca brillante nell'area di arricchimento di fosforo. Nella bramma di colata continua, a causa dell'elevato contenuto di fosforo nella zona bianca, i cristalli colonnari ricchi di fosforo si concentrano, riducendo il contenuto di fosforo. Quando la billetta solidifica, i dendriti austeniti vengono prima separati dall'acciaio fuso. Il fosforo e lo zolfo in questi dendriti sono ridotti, ma l'acciaio fuso finalmente solidificato contiene elementi di fosforo e zolfo. Si solidifica tra gli assi dei dendriti perché gli elementi di fosforo e zolfo sono alti. In questo momento si forma il solfuro e il fosforo si dissolve nella matrice. Poiché gli elementi fosforo e zolfo sono elevati, qui si forma solfuro e il fosforo viene disciolto nella matrice. Pertanto, a causa dell'elevato contenuto di fosforo e elementi di zolfo, il contenuto di carbonio nella soluzione solida di fosforo è elevato. Su entrambi i lati della cintura carboniosa, cioè su entrambi i lati dell'area di arricchimento del fosforo, si forma una lunga e stretta cintura intermittente di perlite parallela alla cintura bianca di ferrite e vengono separati i tessuti normali adiacenti. Sotto la pressione di riscaldamento, la billetta si estenderà nella direzione di lavorazione tra gli alberi, poiché la cintura di ferrite contiene un alto contenuto di fosforo, ovvero la segregazione del fosforo porterà alla formazione di una struttura di cintura di ferrite ampia e pesante con un'ampia struttura di cintura di ferrite brillante . Si può vedere che ci sono anche strisce di solfuro grigio chiaro nell'ampia cintura di ferrite brillante, che è distribuita con una lunga striscia di cintura di ferrite al fosforo ricca di solfuri, che di solito chiamiamo "linea fantasma". (Vedi Figura 1-2)

Bullone flangiato

Nel processo di laminazione a caldo, finché è presente la segregazione del fosforo, è impossibile ottenere una microstruttura uniforme. Ancora più importante, poiché la segregazione del fosforo ha formato una struttura a “linea fantasma”, ridurrà inevitabilmente le proprietà meccaniche del materiale. La segregazione del fosforo nell'acciaio legato al carbonio è comune, ma il suo grado è diverso. Una grave segregazione del fosforo (struttura “ghost line”) causerà effetti estremamente negativi sull’acciaio. Ovviamente, la grave segregazione del fosforo è la colpevole della rottura a freddo. Poiché il contenuto di fosforo nei diversi grani di acciaio è diverso, i materiali hanno resistenza e durezza diverse. D'altra parte, fa sì che il materiale produca stress interno, che lo renderà facile da rompere. Nei materiali con struttura “ghost line”, è proprio a causa della diminuzione della durezza, della resistenza, dell’allungamento dopo frattura e della riduzione dell’area, soprattutto della diminuzione della resilienza, che il contenuto di fosforo nei materiali ha un ottimo rapporto con la struttura e proprietà dell'acciaio.
Nel tessuto della “linea fantasma” al centro del campo visivo, mediante metallografia è stata rilevata una grande quantità di solfuro sottile, grigio chiaro. Le inclusioni non metalliche nell'acciaio strutturale esistono principalmente sotto forma di ossidi e solfuri. Secondo il diagramma di classificazione standard GB/T10561-2005 per il contenuto di inclusioni non metalliche nell'acciaio, il contenuto di solfuri delle inclusioni di classe B è 2,5 o superiore. Le inclusioni non metalliche sono una potenziale fonte di cricche. La sua esistenza danneggerebbe gravemente la continuità e la compattezza della struttura in acciaio, riducendo così notevolmente la resistenza intergranulare.
Si ipotizza che il solfuro nella “linea fantasma” della struttura interna dell'acciaio sia la parte che si rompe più facilmente. Pertanto, un gran numero di elementi di fissaggio si sono rotti durante la deformazione a freddo e il trattamento termico nel sito di produzione, causate da un gran numero di solfuri lunghi grigio chiaro. Questo tessuto non tessuto distruggeva la continuità delle proprietà del metallo e aumentava il rischio di trattamento termico. La "linea fantasma" non può essere rimossa mediante normalizzazione e altri metodi e gli elementi di impurità devono essere rigorosamente controllati prima della fusione o prima che le materie prime entrino nello stabilimento. In base alla composizione e alla deformabilità, le inclusioni non metalliche si dividono in allumina (tipo A), silicato (tipo C) e ossido sferico (tipo D). Il suo aspetto interromperà la continuità del metallo e diventerà cavità o crepe dopo la pelatura, il che è facile che si formino crepe durante la deformazione a freddo e causi concentrazione di stress durante il trattamento termico, causando così crepe da tempra. Pertanto, le inclusioni non metalliche dovrebbero essere rigorosamente controllate. Gli attuali acciai strutturali al carbonio strutturale GB/T700-2006 e gli acciai al carbonio di alta qualità GB T699-2016 propongono requisiti per le inclusioni non metalliche. Per le parti importanti, si tratta generalmente di serie grossolane di tipo A, B, C, le serie fini non sono superiori a 1,5, il sistema grossolano di tipo D, Ds e il livello 2 non sono superiori al livello 2.

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