1. מהו המנגנון שבאמצעותו תכלילים גורמים לסדקים בסלילים מגולגלים- קרים?
מנגנון הליבה שבאמצעותו תכלילים גורמים לפיצוח הוא הפרעה של המשכיות המטריצה, מה שהופך למקור לריכוז מתח.
ריכוז מתח: הפלסטיות של תכלילים לא-מתכתיים (כגון תחמוצות, סולפידים, סיליקטים וכו') בדרך כלל נמוכה בהרבה מזו של מטריצת הפלדה. במהלך גלגול קר או הטבעה לאחר מכן, מתרחשים ריכוזי מתח גבוהים במיוחד בממשק שבין ההכללה למטריצה.
התחלת מיקרו-סדקים: כאשר הלחץ עולה על חוזק ההדבקה הממשקית, ההכללה עצמה תישבר או תתקלף מהמטריצה, ויווצרו סדקים מיקרוניים.
התפשטות סדקים: תחת כוח חיצוני מתמשך, המיקרו-סדקים הללו יתפשטו ויתחברו. במיוחד כאשר תכלילים מופצים בתבנית -דומה לשרשרת או פסים, סדקים יתפשטו במהירות לאורך אזור צבירת ההכלה, ובסופו של דבר יובילו לסדקים מקרוסקופיים.
2. מהן כמה דוגמאות-במציאות המוכיחות שתכלילים עלולים לגרום לסלילים מגולגלים קרים להיסדק או להישבר?
שבירת רצועות גלגול קר: נתונים סטטיסטיים מ-Xinjiang Baosteel לגבי תאונות שבירת רצועות במפעלי הגלגול הקרה שלה מראים שבעיות חומרי גלם (בעיקר תכלילים) היוו 88.6% מכלל השברים. ניתוח מיקרוסקופ אלקטרוני גילה שהרכב התכלילים על פני השבר היה דומה לזה של שטף העובש במגבש, מה שאישר שהשבירה נגרמה מלכידת סיגים במהלך תהליך היציקה המתמשכת.
נזק קצוות: חומר בסיס SPHC קר-מגולגל של מפעל פלדה הראה נזק קצוות. מחקר גילה שהסיבה הייתה תכולה גבוהה של תכלילים מסוג B (Al₂O₃) בפלדה, מה שהוביל למיקרו-סדקים בשולי הלוח לפני הגלגול. סדקים אלה נקרעו והתרחבו לאחר גלגול גס.
החתמת פיצוח דלמינציה: מפעל רכב דיווח על פיצוח דה למינציה ביריעות מגולוונות קרות- לאחר הטבעה. הגורמים העיקריים כללו לכידת סיגים ותכלילים תת עוריים. פגמים אלה הפכו לנקודות התחלה של סדק תחת לחץ הטבעה.
כיפוף ופיתול שבר שביר: גיליון מגולגל קר- חווה שבר שביר במהלך כיפוף והתפתלות, עם משטח שבר נקי וללא עיוות פלסטי. ניתוח מראה שהסיבה היא נוכחות של מספר רב של תכלילים של Mg-Si והפרדה פסית בפנים, מה שמשבש את המשכיות הדגן והופך לנקודת ההתחלה של השבר.
3. לאילו סוגי תכלילים יש את ההשפעה הגדולה ביותר על הסיכון להיסדק?
תכלילים שבירים (למשל, Al₂O₃, TiN): תכלילים אלה קשים ובעלי פלסטיות ירודה, מה שמקשה על עיוותם במהלך הגלגול. הם נשברים בקלות ויוצרים שרשרת -כמו הפצות, ופוגעות קשות במטריצה. מחקרים אישרו כי תכולת הכללת Al₂O₃ גבוהה היא גורם ישיר לסדקים בקצוות בלוחות.
תכלילים מרוכבים גדולים (למשל, לכידת סיגים): אלו הם סיגים מגנים הנלכדים במהלך יציקה מתמשכת. יש להם קומפוזיציות מורכבות (המכילות Ca, Na, K וכו'), הם בדרך כלל גדולים בגודלם וצורתם לא סדירה, ויש להם התקשרות גרועה ביותר עם המטריצה, דבר המהווה סכנה משמעותית.
תכלילים ניתנים לעיוות (למשל, MnS): למרות ש-MnS מתעוות ומתארך במהלך עבודה חמה, אם גודלו גדול מדי או שהוא יוצר רשת, הוא יפחית משמעותית את הפלסטיות הרוחבית של הפלדה, מה שיוביל לסדקים בקצה במהלך הגלגול.
פגמים משולבים של בועות ותכלילים: כאשר בועות על פני השטח של בילט הפלדה נקרעות במהלך הגלגול, אם הן נצמדות בו זמנית לתכלילים, הן יוצרות פגם מתקלף, הנוטה ביותר לדלמינציה וסדקים במהלך העיבוד הבא.
4. מה הקשר בין סיכון פיצוח לגודל והתפלגות התכלילים?
אפקט גודל: בדרך כלל, ככל שגודל הכליל גדול יותר, כך הסיכון להיסדק גבוה יותר. תכלילים גדולים הם פגמים מקרוסקופיים הפוגעים ישירות במטריצה. מחקרים הראו שאפילו תכלילים כדוריים בגודל מיקרון -(1~10μm), אם הם ממוקמים באזורי ריכוז מתח (כגון תת הקרקע), עלולים להפוך לתחילת סדקי עייפות.
מורפולוגיית התפוצה: מורפולוגיית התפוצה של תכלילים חשובה יותר ממספרם המוחלט. תכליל בודד, מבודד, קטן יחסית פחות מזיק. עם זאת, אם התכלילים מופצים בשרשראות, רצועות או אשכולות, הם יוצרים משטח חלש שלאורכו מתפשטים סדקים בקלות, מה שמוביל לדלמינציה או שבר שביר.
5. כיצד לזהות ולמנוע סדקים הנגרמים על ידי תכלילים?
שיטות זיהוי:
בדיקות מקוונות לא-הרסניות: באמצעות מערכת אוטומטית לזיהוי פגמי משטח (כגון Parsytec), ניתן לזהות תכלילים, שריטות ופגמים אחרים על פני הרצועה בזמן אמת- בקווי חישול וכבישה מתמשכים, תוך מתן אזהרות בזמן.
ניתוח מיקרוסקופי לא מקוון: עבור תכלילים חשודים, מיקרוסקופ אלקטרונים סורק וספקטרוסקופיה מפזרת אנרגיה משמשים לתצפית מורפולוגיה מיקרוסקופית וניתוח קומפוזיציה. זוהי השיטה האמינה ביותר לקביעת אופי ומקור התכלילים.
אמצעי מניעה (באמצעות כל תהליך ייצור הפלדה-):
ייצור פלדה ובקרת יציקה רציפה:
שפר את הדיוק של בקרת מפלס הנוזל במגבש כדי למנוע תנודות מוגזמות ברמת הנוזל שעלולות להוביל ללכידת סיגים מגנים.
ייעל את הפרמטרים של פיית הכניסה השקועה כדי לשפר את שדה הזרימה במגבש ולהפחית את לכידת הסיגים.
לחזק את זיקוק המצקת כדי לקדם את ההצפה וההסרה של תכלילים.
בקרת איכות חשבונות:
ערוך בדיקות איכות פנים ושטח על יציקות רציפות. כתרים עם פגמים גמורים או נזרקים.