Analisis Pembentukan dan Retak Segregasi Fosfor pada Baja Struktural Karbon

Bahan baku berkualitas tinggi menjadi dasar untuk menghasilkan pengencang berkualitas tinggi. Namun, banyak produk produsen pengikat yang retak. Mengapa ini terjadi?

Saat ini, spesifikasi umum batang kawat baja struktural karbon yang disediakan oleh pabrik baja dalam negeri adalah φ 5,5- φ 45, kisaran yang lebih matang adalah φ 6,5- φ 30。 Ada banyak kecelakaan kualitas yang disebabkan oleh segregasi fosfor, seperti segregasi fosfor dari batang dan batang kawat kecil. Pengaruh segregasi fosfor dan analisis pembentukan retakan diperkenalkan di bawah ini sebagai referensi. Penambahan fosfor pada diagram fasa besi karbon akan menutup daerah fasa austenit dan meningkatkan jarak antara solidus dan likuidus. Ketika baja yang mengandung fosfor didinginkan dari cair menjadi padat, baja tersebut perlu melalui rentang suhu yang besar.

Baja Karbon 10B21
Laju difusi fosfor dalam baja lambat, dan besi cair dengan konsentrasi fosfor tinggi (titik leleh rendah) penuh dengan dendrit pertama yang dipadatkan, yang menyebabkan segregasi fosfor. Untuk produk yang sering retak pada saat penempaan dingin atau ekstrusi dingin, pemeriksaan dan analisis metalografi menunjukkan bahwa ferit dan perlit tersebar dalam bentuk strip, dan terdapat ferit pita putih pada matriksnya. Terdapat zona inklusi sulfida abu-abu muda intermiten pada matriks ferit berpita. Struktur pita sulfida disebut “garis hantu” karena segregasi sulfida.
Alasannya adalah bahwa daerah dengan segregasi fosfor yang serius menghadirkan zona putih terang di daerah pengayaan fosfor. Pada pelat pengecoran kontinyu, karena kandungan fosfor yang tinggi di area putih, kristal kolumnar kaya akan konsentrat fosfor, sehingga mengurangi kandungan fosfor. Ketika billet mengeras, dendrit austenit terlebih dahulu dipisahkan dari baja cair. Fosfor dan belerang dalam dendrit ini berkurang, tetapi baja cair yang akhirnya dipadatkan mengandung unsur fosfor dan belerang. Ini membeku di antara sumbu dendrit karena unsur fosfor dan belerangnya tinggi. Pada saat ini, sulfida terbentuk, dan fosfor dilarutkan dalam matriks. Karena unsur fosfor dan belerangnya tinggi, sulfida terbentuk di sini, dan fosfor dilarutkan dalam matriks. Oleh karena itu, karena tingginya kandungan unsur fosfor dan belerang, maka kandungan karbon dalam larutan padat fosfor juga tinggi. Di kedua sisi sabuk karbon, yaitu, di kedua sisi area pengayaan fosfor, terbentuk sabuk perlit intermiten panjang dan sempit yang sejajar dengan sabuk putih ferit, dan jaringan normal yang berdekatan dipisahkan. Di bawah tekanan pemanasan, billet akan memanjang ke arah pemrosesan antar poros, karena sabuk ferit mengandung fosfor yang tinggi, yaitu segregasi fosfor akan mengarah pada pembentukan struktur sabuk ferit terang lebar yang berat dengan struktur sabuk ferit cerah lebar . Terlihat juga terdapat strip sulfida abu-abu muda pada sabuk ferit terang lebar, yang didistribusikan dengan strip panjang sabuk ferit kaya fosfor sulfida, yang biasa kita sebut “garis hantu”. (Lihat Gambar 1-2)

Baut Flensa

Baut Flensa

Pada proses pengerolan panas, selama terjadi pemisahan fosfor, tidak mungkin diperoleh struktur mikro yang seragam. Lebih penting lagi, karena segregasi fosfor telah membentuk struktur “garis hantu”, hal ini pasti akan mengurangi sifat mekanik material. Pemisahan fosfor pada baja berikat karbon biasa terjadi, namun derajatnya berbeda. Pemisahan fosfor yang parah (struktur “garis hantu”) akan menyebabkan efek yang sangat merugikan pada baja. Jelas sekali, pemisahan fosfor yang parah adalah penyebab terjadinya keretakan pos dingin. Karena kandungan fosfor dalam butiran baja berbeda-beda, maka bahan tersebut memiliki kekuatan dan kekerasan yang berbeda. Di sisi lain, hal tersebut membuat material menghasilkan tegangan internal yang akan membuat material mudah retak. Pada material dengan struktur “ghost line”, justru karena penurunan kekerasan, kekuatan, pemanjangan setelah patah dan pengurangan luas, terutama penurunan ketangguhan impak, maka kandungan fosfor pada material mempunyai hubungan yang erat dengan struktur dan sifat baja.
Dalam jaringan “garis hantu” di tengah bidang penglihatan, sejumlah besar sulfida tipis berwarna abu-abu muda terdeteksi dengan metalografi. Inklusi non-logam dalam baja struktural terutama terdapat dalam bentuk oksida dan sulfida. Menurut Diagram Klasifikasi Standar GB/T10561-2005 untuk Kandungan Inklusi Non Logam pada Baja, kandungan sulfida inklusi Kelas B adalah 2,5 atau lebih. Inklusi bukan logam merupakan sumber retakan yang potensial. Keberadaannya akan sangat merusak kontinuitas dan kekompakan struktur baja, sehingga sangat mengurangi kekuatan antar butir.
Diperkirakan bahwa sulfida dalam struktur internal “garis hantu” baja adalah bagian yang paling mudah retak. Oleh karena itu, sejumlah besar pengencang retak pada proses cold pos dan pendinginan perlakuan panas di lokasi produksi, yang disebabkan oleh sejumlah besar sulfida panjang berwarna abu-abu muda. Kain bukan tenunan ini merusak kesinambungan sifat logam dan meningkatkan risiko perlakuan panas. “Garis hantu” tidak dapat dihilangkan dengan normalisasi atau metode lainnya, dan unsur pengotor harus dikontrol secara ketat sebelum peleburan atau bahan mentah memasuki pabrik. Menurut komposisi dan deformabilitasnya, inklusi nonlogam dibagi menjadi alumina (tipe A), silikat (tipe C) dan oksida bola (tipe D). Kemunculannya akan memutus kontinuitas logam dan menjadi lubang atau retakan setelah terkelupas, yang mudah menimbulkan retakan pada saat cold heading dan menyebabkan pemusatan tegangan pada saat heat treatment, sehingga menyebabkan quenching crack. Oleh karena itu, inklusi non-logam harus dikontrol dengan ketat. Baja Struktural Karbon Struktural GB/T700-2006 dan Baja Karbon Berkualitas Tinggi GB T699-2016 saat ini mengajukan persyaratan untuk inklusi non-logam. Untuk part penting umumnya seri kasar tipe A, B, C, seri halus tidak lebih dari 1,5, sistem kasar tipe D, Ds dan level 2 tidak lebih dari level 2.

Hebei Chengyi Engineering Materials Co., Ltd. adalah perusahaan dengan 21 tahun pengalaman produksi dan penjualan pengikat. Pengencang kami menggunakan bahan baku berkualitas tinggi, teknologi produksi dan manufaktur yang maju, dan sistem manajemen yang sempurna untuk memastikan kualitas produk. Jika Anda tertarik untuk membeli pengencang, silakan hubungi kami.

 


Waktu posting: 28 Oktober 2022