1.Pourquoi la teneur en phosphore (P) doit-elle être strictement contrôlée ? Quelles conséquences graves cela entraînera-t-il ?
Mécanisme : Les atomes de phosphore ont un fort effet de renforcement de la solution solide dans l'acier, améliorant considérablement sa résistance. Cependant, ils se ségrégent fortement aux joints de grains, réduisant ainsi l'énergie de liaison aux joints de grains et provoquant une forte diminution de la plasticité et de la ténacité de l'acier.
Manifestations spécifiques : Cette diminution de la ténacité est particulièrement prononcée à basse température, rendant l'acier cassant et sujet à la rupture fragile, un phénomène connu sous le nom de « fragilité à froid ».
Impact sur l'emboutissage : Pour les pièces nécessitant un emboutissage à froid, la présence de phosphore réduit considérablement l'ouvrabilité à froid du matériau. L'emboutissage nécessitant une bonne capacité de déformation plastique, la fragilité provoquée par le phosphore rend les pièces plus sujettes à la fissuration lors de la déformation, notamment à basse température ou dans des zones de déformation complexes.
Effet quantitatif : des études montrent que pour l'acier conventionnel à faible-carbone, lorsque la teneur en phosphore dépasse 0,15 %, l'allongement (indice de plasticité) du matériau commence à diminuer fortement. Par conséquent, la teneur en phosphore des-bobines laminées à froid utilisées pour l'emboutissage profond est généralement strictement limitée à moins de 0,035 %.
2.Pourquoi la teneur en soufre (S) doit-elle être strictement contrôlée ? Quelles conséquences graves cela entraînera-t-il ?
Mécanisme : Le soufre est presque insoluble dans l’acier, mais il se combine au fer pour former du sulfure de fer (FeS). FeS et le fer forment une structure eutectique à bas-point de fusion-(environ 985 degrés).
Manifestations spécifiques : Les températures de travail à chaud (telles que le laminage à chaud et le forgeage) de l'acier sont généralement supérieures à 1 150 ~ 1 200 degrés. Lorsque l'acier est chauffé à cette plage de température, le FeS-point de fusion-bas distribué aux joints des grains fond en premier, perturbant la force de liaison entre les grains, provoquant ainsi la fissuration de l'acier pendant le traitement ; c'est ce qu'on appelle la « fragilité à chaud ».
Impact sur l'emboutissage : bien que le processus de laminage à froid lui-même n'implique pas de températures élevées, les bobines laminées à chaud-sont la matière première du laminage à froid. Si des microfissures se développent dans la bobine laminée à chaud-en raison d'une teneur élevée en soufre, ces défauts seront étendus et amplifiés pendant le laminage à froid, conduisant finalement à des fissures de porosité, de pelage ou d'emboutissage dans le produit fini laminé à froid-.
3.Quels dommages la présence de phosphore et de soufre cause-t-elle à la qualité interne des bobines laminées à froid ?
Le soufre provoque des défauts de délaminage : c’est l’un des dangers les plus courants causés par le soufre. Le soufre dans l'acier existe sous forme de sulfures (tels que MnS) et s'allonge dans le sens du laminage pendant le laminage, formant des structures en bandes ou lamellaires. Ces sulfures en bandes perturbent la continuité de la matrice métallique, agissant comme des couches de « diaphragmes » noyés dans l'acier. Lors d'un traitement ultérieur ou sous contrainte, ces inclusions en bandes se fissurent facilement, formant des défauts de délaminage. Des études indiquent que réduire la teneur en soufre de l’acier à moins de 0,02 % peut prévenir efficacement le délaminage.
Le phosphore induit des fissures par corrosion sous contrainte : la ségrégation du phosphore aux joints de grains devient une « voie active » pour la propagation des fissures. Simultanément, le phosphore favorise le processus de dissolution anodique de l'acier dans certains milieux corrosifs (tels que les solutions de nitrate), empêchant la formation de films de passivation, augmentant ainsi considérablement la susceptibilité de l'acier à la fissuration par corrosion sous contrainte.
4.Quels sont les effets néfastes du phosphore et du soufre sur le traitement ultérieur des bobines-laminées à froid (comme le soudage et le traitement de surface) ?
Détérioration de la soudabilité :
Phosphore : augmente la tendance à la fragilité à froid du métal soudé, conduisant à une rupture fragile du joint soudé lors du refroidissement ou du service à basse température.
Soufre : Réduit la ductilité du métal soudé et le rend sujet à la fissuration à chaud (fissuration de solidification) pendant le soudage, car la ségrégation du soufre abaisse la plage de température de solidification du métal soudé, le rendant plus susceptible à la fissuration dans les étapes ultérieures de solidification.
Impact sur la qualité du traitement de surface :
Le soufre et le phosphore sont des éléments hautement ségrégateurs. Lors du traitement thermique (comme le recuit), ils peuvent s'accumuler à la surface des tôles d'acier. Ces dépôts de surface peuvent gravement affecter les traitements chimiques ultérieurs, par exemple en provoquant une cristallisation anormale et une mauvaise adhérence du film de phosphatation (une sous-couche de pré-revêtement courante), réduisant finalement la résistance globale à la corrosion après le revêtement.
5.Quelles sont les normes de contrôle pour le phosphore et le soufre dans les qualités de bobines laminées à froid communes ? Les bobines laminées à froid-de haute qualité-utilisées pour l'estampage ont des teneurs en phosphore et en soufre bien inférieures à la limite supérieure de l'acier ordinaire. Il s'agit précisément de garantir que le matériau présente une bonne plasticité, une bonne ténacité et une bonne qualité interne, afin d'éviter des défauts mortels tels que la fissuration et le délaminage lors d'un traitement ultérieur tel que l'emboutissage.