1. Neden fosfor (P) içeriği sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir? Hangi ciddi sonuçlara yol açacak?
Mekanizma: Fosfor atomları çelikte güçlü bir katı çözelti güçlendirme etkisine sahiptir ve dayanıklılığını önemli ölçüde artırır. Ancak tane sınırlarında güçlü bir şekilde ayrışırlar, tane sınırı bağlanma enerjisini azaltırlar ve çeliğin plastisitesinde ve tokluğunda keskin bir düşüşe neden olurlar.
Spesifik Belirtiler: Tokluktaki bu azalma özellikle düşük sıcaklıklarda belirgindir ve çeliği kırılgan hale getirir ve "soğuk kırılganlığı" olarak bilinen bir olgu olan kırılgan kırılmaya yatkın hale getirir.
Damgalamaya Etkisi: Soğuk damgalama gerektiren parçalarda fosforun varlığı, malzemenin soğuk işlenebilirliğini önemli ölçüde azaltır. Damgalama iyi bir plastik deformasyon kapasitesi gerektirdiğinden, fosforun neden olduğu kırılganlık, parçaların özellikle düşük sıcaklıklarda veya karmaşık deformasyon alanlarında deformasyon sırasında çatlamaya daha yatkın olmasını sağlar.
Kantitatif Etki: Araştırmalar, geleneksel düşük-karbonlu çelik için fosfor içeriği %0,15'i aştığında malzemenin uzamasının (plastisite indeksi) keskin bir şekilde düşmeye başladığını göstermektedir. Bu nedenle, derin çekme için kullanılan soğuk-haddelenmiş ruloların fosfor içeriği tipik olarak kesinlikle %0,035'in altında sınırlıdır.
2. Neden kükürt (S) içeriği sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir? Hangi ciddi sonuçlara yol açacak?
Mekanizma: Kükürt çelikte neredeyse çözünmez, ancak demir ile birleşerek demir sülfit (FeS) oluşturur. FeS ve demir, düşük-erime-noktalı (yaklaşık 985 derece) bir ötektik yapı oluşturur.
Spesifik Belirtiler: Çeliğin sıcak çalışma sıcaklıkları (sıcak haddeleme ve dövme gibi) tipik olarak 1150~1200 derecenin üzerindedir. Çelik bu sıcaklık aralığına ısıtıldığında, önce tanecik sınırlarında dağıtılan düşük-erime-noktalı FeS erir, taneler arasındaki bağlanma kuvvetini bozar, böylece çeliğin işlem sırasında çatlamasına neden olur; buna "sıcak kırılganlık" denir.
Damgalama Üzerindeki Etki: Soğuk haddeleme işleminin kendisi yüksek sıcaklıklar içermese de, sıcak-haddelenmiş rulolar soğuk haddelemenin hammaddesidir. Yüksek kükürt içeriği nedeniyle sıcak-haddelenmiş ruloda mikro çatlaklar oluşursa, bu kusurlar soğuk haddeleme sırasında uzayacak ve yoğunlaşacak, sonuçta bitmiş soğuk-haddelenmiş üründe gözenekliliğe, soyulmaya veya çatlaklara yol açacaktır.
3.Fosfor ve kükürtün varlığı soğuk-haddelenmiş ruloların iç kalitesine ne gibi zararlar verir?
Kükürt delaminasyon kusurlarına neden olur: Bu, kükürtün neden olduğu en tipik tehlikelerden biridir. Çelikteki kükürt, sülfitler (MnS gibi) halinde bulunur ve haddeleme sırasında haddeleme yönü boyunca uzatılarak bantlı veya katmanlı yapılar oluşturulur. Bu bantlı sülfitler, çeliğin içine gömülü "diyafram" katmanları gibi davranarak metal matrisin sürekliliğini bozar. Sonraki işlemler sırasında veya stres altında, bu bantlı kalıntılar kolayca çatlayarak delaminasyon kusurları oluşturur. Çalışmalar, çelikteki kükürt içeriğinin %0,02'nin altına düşürülmesinin, katmanlara ayrılmayı etkili bir şekilde önleyebileceğini göstermektedir.
Fosfor stresli korozyon çatlamasına neden olur: Tane sınırlarında fosfor ayrılması, çatlağın yayılması için "aktif bir yol" haline gelir. Eş zamanlı olarak fosfor, çeliğin belirli korozif ortamlarda (nitrat çözeltileri gibi) anodik çözünme sürecini destekleyerek pasifleştirme filmlerinin oluşumunu engeller ve böylece çeliğin stresli korozyon çatlamasına karşı duyarlılığını önemli ölçüde artırır.
4.Fosfor ve kükürtün, soğuk-haddelenmiş ruloların sonraki işlemleri (kaynak ve yüzey işlemi gibi) üzerinde ne gibi olumsuz etkileri vardır?
Kaynaklanabilirliğin Bozulması:
Fosfor: Kaynak metalinin soğuk kırılganlık eğilimini artırarak, düşük sıcaklıklarda soğutma veya servis sırasında kaynak bağlantısının gevrek kırılmasına yol açar.
Kükürt: Kaynak metalinin sünekliğini azaltır ve kaynak sırasında sıcak çatlamaya (katılaşma çatlaması) yatkın hale getirir, çünkü kükürt ayrışımı kaynak metalinin katılaşma sıcaklık aralığını düşürür ve katılaşmanın sonraki aşamalarında çatlamaya daha duyarlı hale getirir.
Yüzey İşlem Kalitesine Etkisi:
Hem kükürt hem de fosfor oldukça ayrıştırıcı elementlerdir. Isıl işlem sırasında (tavlama gibi) çelik levhaların yüzeyinde birikebilirler. Bu yüzey birikintileri, anormal kristalleşmeye ve fosfatlama filminin (ortak bir ön-kaplama alt kaplaması) zayıf yapışmasına neden olmak gibi sonraki kimyasal işlemleri ciddi şekilde etkileyebilir ve sonuçta kaplamadan sonra genel korozyon direncini azaltabilir.
5.Soğuk-haddelenmiş rulo kalitelerinde fosfor ve kükürt için kontrol standartları nelerdir? Damgalama için kullanılan yüksek-kaliteli soğuk-haddelenmiş ruloların fosfor ve kükürt içerikleri, sıradan çeliğin üst sınırının çok altındadır. Bu tam olarak malzemenin iyi bir plastikliğe, sağlamlığa ve iç kaliteye sahip olmasını sağlamak ve böylece damgalama gibi sonraki işlemler sırasında çatlama ve delaminasyon gibi ölümcül kusurları önlemek içindir.