Ang mga Papel ng Dual ng Sulfur at Phosphorus sa Steel Metallurgy

Ang asero ay hindi isang sangkap kundi isang pamilya ng mga haluang metal na ang pagsasagawa ay tinitiyak ng kemikal na tatak nito.Sa loob ng maraming dekada, ang dalawang ito ay itinuturing na di - kanais - nais na karumihan na maaaring lumitaw sa init ng bakal, asupre at phosphorus. Pero isinisiwalat ng makabagong paggawa ng asero na, kapag maingat na kontrolado, ang bawat isa ay maaaring magsilbi sa isang mahalagang gawain.

Sulfur in Steel: Mula sa Pagiging Detrikular Tungo sa Kapaki - pakinabang na Karagdagan

Ang Sulfur (S) ay pumapasok sa bakal mula sa mga hilaw na materyales na ginagamit sa hurnong pang-pasabog o de-kuryenteng hurnong arko. Sa karamihan ng mga istraktura at mga bakal na pang-inhinyeriya, ito ay pinananatiling mababa sa 0.05% upang maiwasan ang mga problema. Gayunpaman, sa free-maching grades, ang asupre ay maaaring sadyang dagdagan hanggang sa mga 0.35%.

Kung Paano Pinadadaloy ng Sulfur ang mga Pagbubukod

Sa panahon ng pagtigas, ang sulfiur ay may napakababang lambot at pagkabanat ng solido, ito'y sumasama sa manganese upang bumuo ng mga sangkap na sulfide (MnS). Ang mga bahaging ito ay malambot at pahaba sa panahon ng mainit na paggulong, paglikha ng mga strando.Ang hugis, laki, at distribusyon ng MnS ay tuwirang nakakaapekto sa pagiging machinable at mekanikal.

Positibong mga Epekto ng Sulfur: Mas Mahusay na Machinable

Ang pangunahing pakinabang ng asupre ay ang malaking pagpapabuti sa machinable. Ang mga MnS ay gumaganap bilang mga tagapagpataas ng stress na nagtataguyod ng mga chip breakage, nagpapabawas ng mga puwersang pamputol, at nagpapahaba ng buhay na kasangkapan.Ang mga asero na may 0.08–0.35% asupre ay inuuri bilang freeless-maching bakal at malawakang ginagamit para sa mga produktong screw machine, bolts, at mga sangkap kung saan ang high-speed turning at pagbabarena ay kinakailangan sa mga kasangkapang ito.

Negatibong mga Epekto ng Sulfur: Mainit na Pagkulang at Bawasan ang Pagkamatamis

Ang sobrang sulfurific oversence (pag-iipon, paggulong), sulfur ay bumubuo ng mababang-melting-point iron sulfide (FeS) na pelikula sa hangganan ng butil. Ang mga pelikulang ito ay natutunaw sa temperaturang mas mababa sa temperaturang bakal na ⁇ isenso, na humahantong sa intergranular na pag-claiming. Ito ang dahilan kung bakit ang mga antas ng asupre ay mahigpit na limitado sa mga istruktura na dapat na mainit o ternal-scleclearnrance, partikular na ang mga leaksyon ay ang mga lebel na espasyong stabiling ult.

Pagkontrol ng Sulfur sa Paggawa ng Steel

Ang mga tagagawa ng asero ay nag-aalis ng asupre sa pamamagitan ng dessulfurization treatments, karaniwang gumagamit ng calcium-based fluxes o magnesium injection sa ladtle metallurgy. para sa mga bakal na nangangailangan ng napakababang asupre (ibabang 0.005%), tulad ng line pipe o Arctic-grade plate, mahalaga ang secondary purving station. sa kabaligtaran, para sa free-maching grades, ang asupre ay idinaragdag pagkatapos na i-oxidation upang matiyak ang pagbuo ng mga kaaya-ayang quarcimar Mns sa halip na nakapipinsalang FeS.

Phosphorus sa Steel: Tagapagpalakas at Embritler

Ang Phosphorus (P) ay isang malakas na solid-solusyon na nagpapalakas sa bakal. Ito ay halos sampung beses na mas epektibo kaysa sa silicon sa pag-angat ng lakas na nagbibigay ng lakas kada porsiyento ng timbang. gayunpaman ito rin ay isa sa mga pinaka-delikadong elemento kapag naihaharap sa labis.Ang kasaysayan ng paggawa ng bakal ay puno ng mga kabiguan na natunton sa hindi makontrol na phosphorus ⁇ pinakasikat ang mga barkong Liberty na na natulalagok sa malamig na panahon noong Digmaang Pandaigdig II.

Kung Paano Posphorus Pinatitibay ang Steel

Ang mga atomo ng Phosphorus ay naghahalili sa mga atomo ng iron sa ferrite lattice, pinipilipit ang istrukturang kristal at idididistrito ang paggalaw ng dislocation. Ito ay nagpapagana ng lakas at tensile na lakas, lalo na sa mga mababang-carbon na bakal. Sa ilang mataas-streng mababang-alloy (HSLA) na mga grado, ang phosphorus ay sa mga antas na umaabot hanggang 0.10–0.12% upang makamit ang mga target ng lakas nang hindi nagdaragdag ng mga magastos na alloyebolyum o niobyos rin ang o phrus na respirasyon, na kung bakit ang lagay ng panahon ay na na na na na na na na na na na naglalaman ng mga panahong tulad ng mga NT-0-0-1–0-1–0.

Mga Epektong Detrimental: Pagiging Malamig at Pagiging Mapait

Ang pinakamalaking problema sa phosphorus ay ang malakas na hilig nito na mag-egrate sa mga hangganan ng butil sa panahon ng solidification. Ito ay sanhi emper embrittlement at colled brity[, lubhang binabawasan ang pagiging matunog ng pagbangga sa mababang temperatura.[Ang epekto ay pinakamalala sa mga transnage-and-and-at-tempered na bakal at sa mga mabibigat na seksiyon kung saan mabagal ang mga dahilang ito. Ang phosphorus ay limitado sa 0.03% na mga antas ng bakal at mga tubong bakal.

Pagkontrol ng Phosphorus sa BOF at EAF

Ang pagtanggal ng phosphorus ay nangangailangan ng oksidisasyong mga kondisyon at isang pangunahing slag sa pangunahing hurnong oksiheno (BOF) o de-kuryenteng arc current (EAF). Ang dephosphorization reaction ay nangyayari sa relatibong mababang temperatura (1550–1600°C). Kung ang temperaturang paligo ay tumataas ng napakataas, ang phosphorus ay bumabalik mula sa slag pabalik sa bakal. Pagkatapos ng pag-ikot, ang secondarang pagdalisay sa pamamagitan ng sa sa ladle curlling at slag conditioning ay maaaring magkamit ng napakababang antas na phosphorus (mas sa 0.010%) para sa mga stabiling bakal, ang mga elemental na elemental na elementaryong elemental.

Pagtitimbang ng Sulfur at Phosphorus para sa Espesipikong mga Marka na Steel

Ang bawat uri ng bakal ay nagtatakda ng sukdulang antas (at kung minsan ay pinakakaunti) na mga hangganan para sa asupre at phosphorus batay sa nilalayong aplikasyon.

Carbon at mga Steal Steel na May Almoy

Ang mga markang gaya ng A36, 1018, at 4140 ay karaniwang nagtatakda ng S ⁇ 0.05% at P ⁇ 0.04%. Ang mga limitasyong ito ay tumitiyak ng sapat na weldity, formable, at pagiging matibay. Sa mabibigat na bahagi, ang asupre ay kadalasang nakalagay na mababa sa 0.02% upang mabawasan ang panganib ng label na pag-iiba sa panahon ng welding.

Mga Libreng-Makinang na Steel

Ang mga pamantayang tulad ng AISI 1215 o 12L14 ay pumapayag sa asupre na umabot sa 0.35% at phosphorus hanggang 0.07%. Ang mataas na nilalamang asupre ay nagbibigay ng mahusay na kontrol sa chip, habang ang phosphorus ay nagdaragdag ng lakas. Ang mga bakal na ito ay hindi nilayon para sa mga aplikasyong welding o kritikal na istraktural ngunit ito ay angkop para sa mataas-volume maching.

Artiko at mga Marka sa Ibayong Dagat

Ang mga bakal na pipeline (API 5L X65, X70) at mga bakal na istraktural sa baybayin ay nangangailangan ng napakababang asupre (<0.005%) at phosphorus (<0.015%) upang igarantiya ang Charpy na epektong enerhiya sa −40°C o mas mababa pa. Ang labis na malinis na kimika ay nagpapaliit sa mga strand na nakapaloob at mga embrittlement ng butil.

Mga Steel na Pang - panahon

Ang mga panandang katulad ng ASTM A588 ay naglalaman ng 0.07–0.15% phosphorus upang pagandahin ang protektibong patina na nabubuo sa pagkakalantad sa atmospera. ang Sulfur ay pinananatiling mababa upang maiwasan ang mainit na pangangapos sa panahon ng mainit na paggulong. Ang kombinasyon ay nagbibigay ng bakal na ang mga self-proteksyon laban sa pagtunaw sa maraming kapaligiran.

Makabagong mga Pagsulong sa Inhinyeriya at Malinis na Steel

Ang pagkaunawa sa asupre at phosphorus ay sumulong ng higit pa sa payak na sukdulang hangganan.[1]: pagkontrol sa komposisyon, morpolohiya, at pamamahagi ng mga hindi metalikong mga bagay na magagamit upang maging kapaki-pakinabang ang pagsasagawa. Para sa asupre, ito ay nangangahulugan ng paggamot sa bakal sa pamamagitan ng calcium upang baguhin ang MnS sa maliliit, matigas na calcium sphere spheres na hindi nagpapahina o nagresulta sa pagiging makunat.

Ang isa pang hangganan ay ang paggamit ng mga thermodynamic (CALPAT) at kinetic model para mahulaan ang pagbuo at pagbubukod ng mga disenyo.

Praktikal na mga Tuntunin Para sa mga Inhenyero at mga Tagapag - unawa

Kapag pumipili ng isang markang bakal o sumusulat ng isang detalye sa pagbili, isaalang - alang ang mga tuntuning ito tungkol sa asupre at phosphorus:

  • Para sa weldity: Ilagay ang asupre na mababa sa 0.010% at phosphorus na mababa sa 0.020%.[publish joints, humiling ng mababang-sulfur na pinong-guin na gawain.
  • Para sa machinable: Pumili ng free-maching grade na may sulfur 0.08–0.35%. Tandaan na ang mga bakal na ito ay hindi angkop sa welding o crynogenic service.
  • Para sa malamig na pagbuo: Panatilihing mababa ang asupre (ibaba 0.020%) upang maiwasan ang pagbiyak sa gilid. Ang Phosphorus ay maaaring umabot sa 0.05% para sa lakas, ngunit ang mas mataas na antas ay nagpapataas ng springback.
  • Para sa kinakalawang na resistensiya: Ang mga weathering steel ay gumagamit ng phosphorus bilang isang asset.[kumpirma na ang kapaligirang pangserbisyo ay angkop (siklikong basa/dry), habang ang phosphorus ay hindi tumutulong sa nakalubog o lubhang marumi na mga kondisyon.
  • Para sa pagiging matigas:[[kailangan ng ⁇ ] ⁇ mababang phosphorus (ibaba 0.010%) para sa mababang-temperature na pag-aalsa, lalo na ang mga hindi natread-and-tempered na bakal.

Pagsasaayos

Ang Sulfur at phosphorus ay hindi lamang mga dumi na dapat alisin. ang mga ito ay aktibong alloying mga elemento na may natatanging mga pakinabang at malubhang panganib. ang Sulfur ay nagpapabuti sa pagiging matrikula sa halaga ng mainit na duktilidad at sa pamamagitan ng-tickness strain. ang Phosphorus ay nakapagpapatindi ng lakas at pangangalawang resistansiya ngunit sanhi ng malamig na malutong at temper empor empature. Ang sining ng paggawa ng bakal ay maaaring gumawa ng mga matagumpay na mga produktong ito sa pagkontrol sa mga elementong ito upang maging eksaktong mga target na nilalayong gamitin ng mga steel. sa pamamagitan ng pag-unawa ng metal na metal na metal na metal na metal na metal na metal na metal na metal na metal na metal na may kallurgurhiya sa likod ng sulfur at phosphorus, mga inhinyero at phosphorusfin at phosphorusfier at mga inhinyero at mga inhinyerong may mga inhinyerong may kabatiran.

Para sa higit pang pagbasa, sumangguni sa American Iron and Steel Instituteivitys technical forces[ o sa ⁇ SM Handbook, Tomo 1: Properties and Selects: Irons, Steels, at High-Performance Alloys. Praktikal na patnubay sa mga proseso ng paggawa ng bakal ay matatagpuan sa worldowls[T].[5][T][T][T]