Ferofosforo lydiniai daugiausia sudaryti iš geležies (Fe) ir fosforo (P), o fosforo kiekis paprastai svyruoja nuo 15% iki 25%. Jie atrodo kaip gabalėliai arba granulės, kurių lydymosi temperatūra yra maždaug 1100–1200 laipsnių, o tankis – 7,2–7,5 g/cm³. Jų pagrindinė įtaka plieno savybėms kyla iš:
Ribotas kietas fosforo tirpumas pliene (tik apie 0,02 % kambario temperatūroje) ir per didelis kiekis lengvai nusėda fosfidų, tokių kaip Fe3P, pavidalu;
Spindulio skirtumas tarp fosforo ir geležies atomų sukelia gardelės iškraipymą po kieto tirpalo, todėl atsiranda stiprinimo efektas;
Fosforas turi stiprią polinkį segreguotis, lengvai kaupiasi ties grūdų ribomis ir sutrikdo grūdų ribų surišimą.
Teigiamas FeP lydinių poveikis plieno savybėms
(1) Žymiai pagerėjo stiprumas ir kietumas (kieto tirpalo stiprinimo efektas)
Fosforas yra labai efektyvus stiprinamasis elementas, pagerinantis plieno mechanines savybes per tvirto tirpalo stiprinimo mechanizmą:
Po to, kai fosforo atomai ištirpsta geležies grotelėje, jie iškraipo gardelę, trukdo dislokacijos judėjimui ir žymiai pagerina plieno stiprumą ir kietumą. Duomenys rodo, kad kas 0,01 % padidinus fosforo kiekį maža-anglies pliene, tempiamasis stipris padidėja 6–10 MPa, o takumo riba padidėja 5–8 MPa.
Tinkamos programos:Naudojamas didelio{0}}stiprumo pastatų sutvirtinimui (pvz., HRB500E) ir įprastam konstrukciniam plienui. Pridedant atitinkamą kiekį ferofosforo lydinio (kontroliuojant fosforo kiekį pliene iki 0,02% -0,04%), inžinerinių projektų stiprumo reikalavimus galima patenkinti nedidinant lydinio sąnaudų.
(2) Padidėjęs atsparumas atmosferinei korozijai (sinergetinis pasyvavimo plėvelės poveikis)
Fosforas gali sinergiškai padidinti atsparumą atmosferinei korozijai su tokiais elementais kaip varis ir chromas pliene:
Fosforas ant plieno paviršiaus gali sudaryti tankią Fe₂O₃-P₂O5 kompozicinę oksido plėvelę, trukdančią prasiskverbti korozinėms terpėms (vandeniui, deguoniui) ir padidinti atsparumą atmosferos korozijai;
Tipiškas pritaikymas:Gaminant atmosferos poveikiui atsparų plieną (pvz., Q450NQR1) tyčia pridedamas fosforo -geležies lydinys (fosforo kiekis pliene 0,06%-0,12%), kuris sinergiškai veikia su variu (0,20%-0,50%) ir chromu (0,30%-1,20%), sudarydamas sluoksnį . Jo atsparumas atmosferinei korozijai yra 2-3 kartus didesnis nei paprasto anglinio plieno, todėl tinka tiltams, konteineriams ir lauko plieninėms konstrukcijoms.
(3) Apdirbimo našumo optimizavimas (lustų lūžimo efektas)
Tinkamas fosforo kiekis gali pagerinti plieno apdirbamumą: kietas fosforo tirpalas šiek tiek padidina plieno trapumą, todėl drožlės lengviau lūžta pjovimo metu, sumažėja įrankių įsipainiojimas ir pagerinamas apdirbimo efektyvumas.
Tinkami taikymo scenarijai:Automatinėse tekinimo staklėse naudojamiems nemokamai -pjaunamiems plienams (pvz., Y15) fosforo kiekio pliene reguliavimas iki 0,08–0,15 % kartu su siera gali padidinti pjovimo greitį 20–30 % ir pailginti įrankio tarnavimo laiką 15–20 %.
Neigiamas ferofosforo lydinių poveikis plieno savybėms
(1) Sumažėjęs kietumas ir plastiškumas, sukeliantis šalčio trapumą (grūdų ribos atskyrimo efektas)
Tai yra ryškiausias neigiamas ferofosforo lydinių poveikis ir reikalauja griežtos kontrolės:
Fosforas turi stiprią polinkį į grūdelių ribos segregaciją, lengvai kaupiasi prie grūdelių ribos ir sudaro žemą -lydymosi- tašką Fe₃P (lydymosi temperatūra 1050 laipsnių), sumažindamas grūdų ribos sukibimo stiprumą;
Esant žemai temperatūrai, grūdelių ribos fosfidai žymiai padidina trapią plieno pereinamąją temperatūrą (pvz., fosforo kiekiui padidėjus nuo 0,01 % iki 0,05 %, mažo-anglies plieno trapaus pereinamojo laikotarpio temperatūra pakyla nuo -60 laipsnių iki -20 laipsnių), todėl „šaltas trapumas“ mažėja esant žemai smūgio temperatūrai. tikėtina;
Slenkstinis efektas: Kai fosforo kiekis pliene viršija 0,04%, atsparumas smūgiams (k) sumažėja nuo virš 100J/cm² iki mažesnio nei 50J/cm², o pailgėjimas sumažėja nuo 25% iki 15%. Tai netaikoma plieno rūšims, kurioms veikia žemos-temperatūros sąlygos arba smūginės apkrovos (pvz., tilto plienui ir slėginių indų plienui).
(2) Suvirinamumo pablogėjimas (padidėjęs jautrumas karštam įtrūkimui)
Fosforas žymiai padidina suvirinimo siūlės karštojo įtrūkimo riziką pliene:
Suvirinimo metu fosforas greitai atsiskiria suvirinimo ir karščio{0}}veikiamoje zonoje, sudarydamas žemos -lydymosi- temperatūros skysčio plėvelę, kuri, veikiant suvirinimo įtampai, yra linkusi į karštą įtrūkimą;
Duomenys rodo, kad fosforo kiekiui pliene viršijus 0,03%, suvirinimo karštojo įtrūkimų dažnis padidėja daugiau nei tris kartus, todėl reikia pridėti suvirinimo stabilizatorių (pvz., Mn), todėl padidėja gamybos sąnaudos.
(3) Fosforo perteklius sukelia vietinę koroziją (mikro{1}}ląstelių efektas)
Didelis fosforo kiekis sutrikdo plieno korozijos vienodumą:
Fosforo sodrinimas ties grūdelių ribomis lemia netolygią plieno paviršiaus cheminę sudėtį, suformuojant „fosforo-turtingas sritis - fosforo-skurdžias sritis“ mikro-ląsteles, pagreitina vietinę koroziją (pvz., taškinę koroziją ir tarpkristalinę koroziją);
Tinkama riba: Fosforo kiekis atmosferos poveikiui atspariame pliene turi būti kontroliuojamas žemiau 0,12 %. Viršijus šią ribą, vietinės korozijos greitis padidėja daugiau nei 50%, o tai panaikina teigiamą atsparumo atmosferinei korozijai poveikį.
Ferofosforo lydinio papildymo ir plieno kokybės pritaikymo kontrolės strategijos
Fosforo kiekio ribos skirtingoms plieno rūšims (žr. GB/T 222 standartą)
| Plieno klasė | Didžiausias leistinas fosforo kiekis (P) | Rekomenduojamas ferofosforo lydinio papildymo kiekis | Pagrindinės adaptacijos priežastis |
| Kriogeninio konteinerio plienas (pvz., 16MnDR) | Mažiau arba lygus 0,025 % | Aktyvus papildymas draudžiamas. | Apsaugo nuo šalčio trapumo ir užtikrina atsparumą žemai{0}}temperatūrai. |
| Tilto plienas (pvz., Q370qE) | Mažiau arba lygus 0,030 % | Aktyvus papildymas draudžiamas | Turi atlaikyti dinamines apkrovas, išvengti lūžių rizikos |
| Atsparus oro sąlygoms plienas (pvz., Q450NQR1) | Mažiau arba lygus 0,12 % | 0.05%-0.10% | Sinergiškai padidina atsparumą korozijai su Cu ir Cr |
| Labai{0}}stiprus konstrukcinio plieno armatūra (HRB500E) | Mažiau arba lygus 0,045 % | 0.02%-0.04% | Subalansuoja stiprumą ir tvirtumą, kontroliuoja išlaidas |
| Laisvas-pjaunamas plienas (pvz., Y15) | Mažiau arba lygus 0,15 % | 0.08%-0.12% | Optimizuoja drožlių laužymą ir pagerina apdirbimo efektyvumą |
Pagrindinės papildymo valdymo technologijos
Tikslus skaičiavimas:
Atsižvelgiant į pradinį fosforo kiekį išlydytame pliene ir tikslinės plieno rūšies ribą, įpilamas kiekis apskaičiuojamas naudojant „fosforo balanso formulę“, kad būtų išvengta per didelio pridėjimo;
Išsklaidytas papildymas:
Granuliuotas ferofosforo lydinys naudojamas ir į išlydytą plieną įpilamas srautu,{0}}kad būtų sumažintas vietinis sodrinimas ir segregacija;
Legiravimas:
Mangano (Mn) pridėjimas gali slopinti fosforo segregaciją (Mn jungiasi su S, kad susidarytų MnS, sumažinant fosforo sodrinimo vietas grūdų ribose), paprastai kontroliuojant Mn / P, didesnį nei 10 arba lygų.
