1. Skąd bierze się defekt porowatości w zwojach-walcowanych na zimno?
Wady porowatości w zwojach-walcowanych na zimno są prawie całkowicie dziedziczone po poprzedzającym wlewku ciągłym i pochodzą z pustek utworzonych przez gazy w zestalonej stali podczas wytwarzania stali i odlewania ciągłego. Można je podzielić głównie na dwie kategorie:
Pęcherzyki podskórne: Drobne pory ukryte pod powierzchnią płytki. Jest to główne źródło defektów powierzchni-blach walcowanych na zimno.
Otworki/pory: Nawet mniejsze pory lub pory zlokalizowane w płycie.
W zależności od pochodzenia pory te można dalej podzielić na pęcherzyki argonu i pory reakcyjne (takie jak pęcherzyki CO) itp.
2. W jaki sposób podczas odlewania ciągłego tworzą się pęcherzyki argonu i ostatecznie prowadzą do wad podczas walcowania na zimno?
Tworzenie się pęcherzyków: Podczas odlewania ciągłego argon jest zwykle wdmuchiwany przez zatyczki lub górną dyszę, aby zapobiec zatykaniu zanurzonej dyszy wlotowej. Pod turbulentnym przepływem stopionej stali argon rozpada się na maleńkie pęcherzyki.
Porywanie pęcherzyków: Większość pęcherzyków argonu unosi się na powierzchnię i jest wchłaniana przez żużel ochronny. Jeśli jednak natężenie przepływu argonu jest niestabilne lub pole przepływu nie jest odpowiednio kontrolowane, niektóre pęcherzyki argonu wnikną głęboko do krystalizatora wraz ze strumieniem stopionej stali i zostaną wychwycone przez krzepnącą otoczkę kęsa, tworząc pory podskórne.
Rolling Evolution: Te podskórne pory są rozciągane i spłaszczane podczas walcowania na gorąco i na zimno. Jeśli ścianki porów nie zostaną prawidłowo zespawane podczas walcowania, pękną lub rozszerzą się podczas późniejszej obróbki, ostatecznie tworząc łuszczące się, łuszczące się lub-defekty przypominające kropki na powierzchni-walcowanego arkusza na zimno.
3. Oprócz pęcherzyków argonu, jakie inne czynniki metalurgiczne mogą powodować porowatość?
Słabe odtlenienie: gdy zawartość tlenu w roztopionej stali jest zbyt wysoka lub gdy dodano niewystarczającą ilość odtleniaczy (takich jak aluminium lub krzem), podczas krzepnięcia zachodzi reakcja węglowo-tlenowa, w wyniku której powstaje gazowy tlenek węgla (CO). Jeśli roztopiona stal ma wysoką lepkość lub krzepnie zbyt szybko, gaz CO nie może unieść się i uciec, zatrzymując się wewnątrz kęsa i tworząc pory.
Przesycenie gazem: Jeśli zawartość rozpuszczonego wodoru, azotu lub innych gazów w roztopionej stali jest zbyt wysoka, będą one wytrącać się podczas krzepnięcia z powodu nagłego spadku rozpuszczalności, potencjalnie gromadząc się i tworząc pory.
Słabe suszenie dysz lub żużel ochronny: Jeśli żużel ochronny lub materiał dyszy stosowany w odlewaniu ciągłym zawiera wilgoć, w kontakcie ze stopioną stalą w wysokich temperaturach wytworzy się para wodna, natychmiast tworząc pęcherzyki, które następnie zostają uwięzione wewnątrz stali.
Badania wskazują, że cząstki tlenku czasami towarzyszą tym pęcherzykom i mogą nawet zostać usunięte podczas późniejszego trawienia, pozostawiając jedynie proste pory.
4.Jak powstają defekty porowatości podczas procesu walcowania? Jaką formę ostatecznie przyjmują zwoje-walcowane na zimno?
Stan początkowy: W płytach odlewanych w sposób ciągły pory są kuliste lub elipsoidalne, o wielkości od mikroskopijnej do widocznej gołym okiem, rozmieszczone pod powierzchnią lub wewnętrznie.
Etap walcowania na gorąco: Pod wpływem wysokiej temperatury i ogromnego ciśnienia walcowania pory ulegają spłaszczeniu i wydłużeniu, rozciągając się wzdłuż kierunku walcowania. Jeśli powierzchnie porów mogą dobrze się stykać i zespawać w wysokiej temperaturze, wada może zniknąć; jeśli spawanie jest słabe, powstanie mikro-rozwarstwienie lub nieciągłość.
Etap walcowania na zimno i wyżarzania:
Tworzenie się kamienia: Niezespawane pory podpowierzchniowe zostaną odsłonięte na powierzchni lub w jej pobliżu podczas walcowania na zimno, tworząc wypustki-podobne do wybrzuszeń (tj. dużą zgorzelinę).
Tworzenie się pustych przestrzeni: Poważne pory lub skupiska pęcherzyków, gdy są walcowane do bardzo cienkich wymiarów, nie mogą być całkowicie pokryte metalem, co ostatecznie powoduje pęknięcie, tworząc perforacje.
Tworzenie się pęcherzy: Gaz uwięziony wewnątrz taśmy rozszerza się podczas ogrzewania wyżarzania, powodując miejscowe wybrzuszenia na powierzchni.
Postać końcowa: w-wyrobach walcowanych na zimno defekty porowatości zwykle objawiają się w postaci punktowego-lub paskowego-łuszczenia się, pojedynczych lub wielu skupionych małych otworów oraz sporadycznego łuszczenia.
5.Jak rozpoznać defekty spowodowane porami zarówno na poziomie makroskopowym, jak i mikroskopowym?
Charakterystyka identyfikacyjna makroskopowa:
Lokalizacja rozkładu: Defekty spowodowane przez pęcherzyki argonu są często rozmieszczone na krawędziach taśmy (20-50 mm od krawędzi), ponieważ na krawędziach łatwo zatrzymują się pęcherzyki. Wady spowodowane przez wewnętrzne pory reakcyjne mogą pojawić się w dowolnym miejscu na szerokości paska.
Morfologia defektów:
Pit-podobny do peelingu: wygląda jak małe, wypukłe kropki bez wyraźnych wtrąceń wokół nich; powszechne w stali-wysokowęglowej lub stali-do głębokiego tłoczenia.
Pojedynczy mały otwór: na cienkim arkuszu pojawia się izolowany mały otwór; obszar wokół otworu jest gładki, bez śladów propagacji pęknięć.
Potwierdzenie mikroskopowe:
Analiza metalograficzna: z miejsca wady wycina się-przekrój poprzeczny, szlifuje i obserwuje. Złuszczanie spowodowane pęcherzykami często ujawnia puste przestrzenie lub rozwarstwienia rozciągające się wzdłuż kierunku walcowania poniżej, bez widocznych-wtrąceń niemetalicznych w otaczającej matrycy.
Analiza skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i spektroskopii dyspersyjnej energii (EDS):
Otwierając łuszczącą się skórę lub obserwując wewnętrzną ścianę porów, wykrycie argonu (Ar) bezpośrednio dowodzi, że defekt pochodzi z pęcherzyków argonu (chociaż argon mógł już rozproszyć się, co utrudnia wykrycie).
Częściej wykrywane są śladowe ilości cząstek tlenku (takich jak FeO, MnO, SiO₂ itp.), co wskazuje, że pory uległy utlenieniu wewnętrznej ścianki w wysokich temperaturach.
Jeśli wykryta zostanie duża ilość ochronnych składników żużla, takich jak Ca, Na i K, oznacza to, że wada jest bardziej prawdopodobna z powodu uwięzienia żużla niż zwykłych pęcherzyków.
Kluczowe kryterium: jeśli w miejscu wady nie zostanie stwierdzona duża ilość makroskopowych wtrąceń, ale morfologia jest zgodna z charakterystyką „warstw, pęcherzyków i pojedynczych porów”, a lokalizacja znajduje się na krawędzi lub w procesie występowało uwięzienie argonu, ogólnie można określić, że jest to defekt porowatości.