Matérias-primas de alta qualidade são a base para a produção de fixadores de alta qualidade. No entanto, muitos produtos de fabricantes de fixadores apresentam rachaduras. Por que isso acontece?

Atualmente, as especificações comuns de vergalhões de aço carbono estrutural fornecidos por siderúrgicas nacionais são de φ 5,5 a φ 45, sendo a faixa mais consolidada de φ 6,5 a φ 30. Muitos acidentes de qualidade são causados ​​pela segregação de fósforo, como a segregação de fósforo em vergalhões e barras de pequeno diâmetro. A influência da segregação de fósforo e a análise da formação de trincas são apresentadas a seguir para referência. A adição de fósforo no diagrama de fases ferro-carbono irá, correspondentemente, fechar a região da fase austenítica e, inevitavelmente, aumentar a distância entre o solidus e o liquidus. Quando o aço contendo fósforo é resfriado do estado líquido para o sólido, ele precisa atravessar uma ampla faixa de temperatura.

A taxa de difusão do fósforo no aço é lenta, e o ferro fundido com alta concentração de fósforo (baixo ponto de fusão) está repleto de dendritas solidificadas inicialmente, o que leva à segregação do fósforo. Em produtos que frequentemente apresentam trincas durante a forjagem ou extrusão a frio, o exame e a análise metalográfica mostram que a ferrita e a perlita estão distribuídas em faixas, com ferrita bandada branca na matriz. Há zonas intermitentes de inclusão de sulfeto cinza-claro na matriz de ferrita bandada. A estrutura bandada do sulfeto é chamada de "linha fantasma" devido à segregação do sulfeto.
A razão é que a área com segregação significativa de fósforo apresenta uma zona branca brilhante na região de enriquecimento de fósforo. Na placa de lingotamento contínuo, devido ao alto teor de fósforo na zona branca, os cristais colunares ricos em fósforo se concentram, reduzindo o teor desse elemento. Quando o tarugo solidifica, as dendritas de austenita são as primeiras a se separar do aço fundido. O fósforo e o enxofre nessas dendritas são reduzidos, mas o aço fundido solidificado ainda contém esses elementos. Ele solidifica entre os eixos das dendritas devido à alta concentração de fósforo e enxofre. Nesse momento, forma-se sulfeto e o fósforo se dissolve na matriz. Devido à alta concentração de fósforo e enxofre, o sulfeto se forma nessa região e o fósforo se dissolve na matriz. Portanto, devido ao alto teor de fósforo e enxofre, o teor de carbono na solução sólida de fósforo é elevado. Em ambos os lados da faixa carbonácea, ou seja, em ambos os lados da região de enriquecimento de fósforo, forma-se uma faixa de perlita intermitente, longa e estreita, paralela à faixa branca de ferrita, separando os tecidos normais adjacentes. Sob a pressão de aquecimento, o tarugo se estenderá na direção do processamento entre os eixos, porque a faixa de ferrita contém alto teor de fósforo, ou seja, a segregação de fósforo levará à formação de uma estrutura de faixa de ferrita brilhante, larga e espessa. Pode-se observar também faixas de sulfeto cinza-claro na faixa de ferrita brilhante, distribuídas ao longo de uma longa faixa de ferrita rica em sulfeto e fósforo, que geralmente chamamos de "linha fantasma". (Ver Figura 1-2)

Parafuso de flange

No processo de laminação a quente, enquanto houver segregação de fósforo, é impossível obter uma microestrutura uniforme. Mais importante ainda, como a segregação de fósforo forma uma estrutura de "linhas fantasmas", ela inevitavelmente reduz as propriedades mecânicas do material. A segregação de fósforo em aços com liga de carbono é comum, mas seu grau varia. A segregação severa de fósforo ("estrutura de linhas fantasmas") causa efeitos extremamente adversos no aço. Obviamente, a segregação severa de fósforo é a principal causa de trincas por conformação a frio. Como o teor de fósforo em diferentes grãos de aço é diferente, os materiais apresentam diferentes resistências e durezas. Por outro lado, isso faz com que o material produza tensões internas, o que facilita a fissuração. Em materiais com estrutura de "linhas fantasmas", é justamente devido à diminuição da dureza, resistência, alongamento após a fratura e redução da área, especialmente a diminuição da tenacidade ao impacto, que o teor de fósforo nos materiais tem uma grande relação com a estrutura e as propriedades do aço.
Na linha de tecido “fantasma” no centro do campo de visão, uma grande quantidade de sulfeto fino e cinza-claro foi detectada por metalografia. As inclusões não metálicas no aço estrutural existem principalmente na forma de óxidos e sulfetos. De acordo com o Diagrama de Classificação Padrão GB/T10561-2005 para o Conteúdo de Inclusões Não Metálicas no Aço, o teor de sulfeto das inclusões de Classe B é de 2,5% ou superior. As inclusões não metálicas são uma fonte potencial de trincas. Sua presença prejudica seriamente a continuidade e a compactação da estrutura de aço, reduzindo consideravelmente a resistência intergranular.
Especula-se que o sulfeto na estrutura interna, a chamada "linha fantasma" do aço, seja a parte mais suscetível a fissuras. Consequentemente, um grande número de fixadores apresentou fissuras durante a conformação a frio e o tratamento térmico de têmpera no local de produção, causadas pela presença de uma grande quantidade de sulfetos alongados de cor cinza-claro. Essa estrutura não tecida compromete a continuidade das propriedades do metal e aumenta o risco de fissuras durante o tratamento térmico. A "linha fantasma" não pode ser removida por normalização ou outros métodos, e os elementos de impureza devem ser rigorosamente controlados antes da fundição ou da entrada das matérias-primas na fábrica. De acordo com a composição e a deformabilidade, as inclusões não metálicas são classificadas em alumina (tipo A), silicato (tipo C) e óxido esférico (tipo D). Sua presença interrompe a continuidade do metal e, após a descamação, forma cavidades ou fissuras, facilitando a formação de trincas durante a conformação a frio e causando concentração de tensões durante o tratamento térmico, o que pode levar a fissuras de têmpera. Portanto, as inclusões não metálicas devem ser rigorosamente controladas. As normas atuais para aços estruturais de carbono, GB/T700-2006 e GB T699-2016, estabelecem requisitos para inclusões não metálicas. Para peças críticas, geralmente são utilizados os tipos A, B e C de granulometria grossa, os tipos D e Ds de granulometria grossa e o nível 2 de granulometria não deve ultrapassar 1,5.

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