Легуре ферофосфора се углавном састоје од гвожђа (Фе) и фосфора (П), са садржајем фосфора који се обично креће од 15% до 25%. Појављују се као грудвице или грануле, са тачком топљења од приближно 1100-1200 степени и густином од 7,2-7,5 г/цм³. Њихов основни утицај на својства челика потиче од:
Ограничена чврста растворљивост фосфора у челику (само око 0,02% на собној температури) и превелике количине лако се таложе као фосфиди као што је Фе₃П;
Разлика у полупречнику између атома фосфора и гвожђа изазива изобличење решетке након чврстог раствора, што резултира ефектом јачања;
Фосфор има јаку склоност ка сегрегацији, лако се акумулира на границама зрна и нарушава везу на границама зрна.
Позитивни ефекти легура ФеП на својства челика
(1) Значајно побољшана чврстоћа и тврдоћа (ефекат јачања чврстог раствора)
Фосфор је високо ефикасан елемент за јачање, побољшавајући механичка својства челика кроз механизам за јачање чврстог раствора:
Након што се атоми фосфора растворе у решетки гвожђа, изазивају изобличење решетке, ометајући кретање дислокација и значајно побољшавајући чврстоћу и тврдоћу челика. Подаци показују да се за сваких 0,01% повећања фосфора у ниско-угљеничном челику, затезна чврстоћа повећава за 6-10 МПа, а граница течења за 5-8 МПа.
Погодне апликације:Користи се у{0}}ојачању зграда високе чврстоће (као што је ХРБ500Е) и обичном конструкционом челику. Додавањем одговарајуће количине легуре ферофосфора (контролисањем садржаја фосфора у челику на 0,02%-0,04%), захтеви за чврстоћу инжењерских пројеката могу се испунити без повећања трошкова легуре.
(2) Побољшана отпорност на атмосферску корозију (синергистички ефекат пасивирајућег филма)
Фосфор може синергистички побољшати отпорност на атмосферску корозију са елементима као што су бакар и хром у челику:
Фосфор може да формира густ Фе₂О₃-П₂О₅ композитни оксидни филм на површини челика, ометајући продирање корозивних медија (вода, кисеоник) и повећавајући отпорност на атмосферску корозију;
Типична примена:У производњи челика за отпорност на атмосферске утицаје (као што је К450НКР1), намерно се додаје фосфор-легура гвожђа (садржај фосфора у челику 0,06%-0,12%), која синергистички функционише са бакром (0,20%-0,50%) и хромом (0,20%-1) који формира слој с. Његова отпорност на атмосферску корозију је 2-3 пута већа од обичног угљеничног челика, што га чини погодним за мостове, контејнере и спољне челичне конструкције.
(3) Оптимизација перформанси обраде (ефекат ломљења струготине)
Одговарајуће количине фосфора могу побољшати обрадивост челика: чврсти раствор фосфора благо повећава ломљивост челика, чинећи струготине лакшим за ломљење током сечења, смањујући заплитање алата и побољшавајући ефикасност обраде.
Погодни сценарији апликације:За бесплатно{0}}челике за сечење (као што је И15) који се користе у аутоматским струговима, контролисање садржаја фосфора у челику на 0,08%-0,15%, у комбинацији са сумпором, може повећати брзину сечења за 20%-30% и продужити век алата за 15%-20%.
Негативни утицаји легура ферофосфора на својства челика
(1) Смањена жилавост и пластичност, изазивајући хладнокрвност (ефекат сегрегације на граници зрна)
Ово је најизраженији негативан утицај легура ферофосфора и захтева строгу контролу:
Фосфор има јаку тенденцију сегрегације на границама зрна, лако се акумулирајући на границама зрна да би формирао ниску -тачку-тачка Фе₃П (тачка топљења 1050 степени), смањујући чврстоћу везе на граници зрна;
На ниским температурама, фосфиди на граници зрна значајно повећавају температуру ломљивог прелаза челика (нпр. када се садржај фосфора повећа са 0,01% на 0,05%, температура ломљивог прелаза ниско-угљеничног челика се повећава са -60 степени до -20 степени), што доводи до "хладне ломљивости" - наглог пада температуре лома до храпавости што је вероватно нагло;
Ефекат прага: Када садржај фосфора у челику пређе 0,04%, ударна жилавост (к) опада са изнад 100Ј/цм² на испод 50Ј/цм², а издужење опада са 25% на 15%. Следеће се не односи на типове челика који су изложени ниским-условима температуре или ударним оптерећењима (као што су челик за мост и челик за посуде под притиском).
(2) Погоршање заварљивости (повећана осетљивост на вруће пуцање)
Фосфор значајно повећава ризик од врућег пуцања заваривања челика:
Током заваривања, фосфор се брзо сегрегира у завареној и зони{0}}захваћеној топлотом, формирајући течни филм са ниском-тачком{2}}тачке, који је подложан пуцању од врућине под напоном заваривања;
Подаци показују да када садржај фосфора у челику пређе 0,03%, инциденца врућег пуцања шава се повећава више од три пута, што захтева додавање стабилизатора за заваривање (као што је Мн), чиме се повећавају трошкови производње.
(3) Превише фосфора доводи до локализоване корозије (ефекат микро-ћелија)
Висок садржај фосфора ремети корозиону униформност челика:
Обогаћивање фосфором на границама зрна доводи до неуједначеног хемијског састава на површини челика, формирајући микроћелије „фосфором-богате области - фосфором-сиромашне области” -, убрзавајући локализовану корозију (као што је корозија удубљења и интергрануларна корозија);
Одговарајуће ограничење: Садржај фосфора у челику за временске услове мора бити контролисан испод 0,12%. Прекорачење ове границе повећава локализовану стопу корозије за више од 50%, негирајући позитивне ефекте отпорности на атмосферску корозију.
Контролне стратегије за додавање легуре ферофосфора и прилагођавање квалитета челика
Границе садржаја фосфора за различите врсте челика (погледајте ГБ/Т 222 Стандард)
| Стеел Граде | Максимално дозвољени садржај фосфора (П) | Препоручена количина легуре ферофосфора | Разлог за адаптацију језгра |
| Челик за криогене контејнере (нпр. 16МнДР) | Мање или једнако 0,025% | Активно додавање је забрањено. | Спречава хладну ломљивост и обезбеђује{0}}источност на ударе при ниским температурама. |
| Челик за мост (нпр. К370кЕ) | Мање или једнако 0,030% | Активно додавање забрањено | Мора издржати динамичка оптерећења, спречити ризик од лома |
| Челик за временске услове (нпр. К450НКР1) | Мање или једнако 0,12% | 0.05%-0.10% | Синергистички повећава отпорност на корозију са Цу и Цр |
| Конструктивна челична арматура високе{0}}врсте (ХРБ500Е) | Мање или једнако 0,045% | 0.02%-0.04% | Балансирање снаге и жилавости, контрола трошкова |
| Бесплатно{0}}челик за сечење (нпр. И15) | Мање или једнако 0,15% | 0.08%-0.12% | Оптимизује перформансе ломљења струготине и побољшава ефикасност обраде |
Кључне технологије за контролу сабирања
Тачан прорачун:
На основу почетног садржаја фосфора у истопљеном челику и границе за циљну класу челика, количина додатка се израчунава коришћењем „формуле равнотеже фосфора“ како би се избегло прекомерно додавање;
Дисперзовани додатак:
Зрнаста легура ферофосфора се користи и додаје у растопљени челик на проточан начин-како би се смањило локално обогаћивање и сегрегација;
Легирање:
Додавање мангана (Мн) може потиснути сегрегацију фосфора (Мн се комбинује са С да би формирао МнС, смањујући места обогаћивања фосфором на границама зрна), типично контролишући Мн/П веће од или једнако 10.
