Einfluss auf die Zähigkeit

Phänomen der Kälte-Sprödigkeit: Phosphor ist das Hauptelement, das die Kälte-Sprödigkeit von Kohlenstoffstahl verursacht. In einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen scheidet sich Phosphor an den Korngrenzen ab, was die Zähigkeit von Kohlenstoffstahl erheblich verringert. Wenn die Temperatur sinkt, verringert die Aggregation von Phosphoratomen an den Korngrenzen die Festigkeit der Korngrenzen. Wenn eine äußere Kraft einwirkt, kann es an den Korngrenzen zu Rissen kommen, die sich schnell ausbreiten und dazu führen, dass der Kohlenstoffstahl bei niedrigen Temperaturen spröde wird. Beispielsweise kann es bei einigen Strukturbauteilen aus Kohlenstoffstahl, die in kalten Regionen verwendet werden, bei hohem Phosphorgehalt zu Sprödbrüchen kommen, wenn die Wintertemperatur niedrig ist.

Verringerung der plastischen Verformungsfähigkeit: Das Vorhandensein von Phosphor behindert die Bewegung von Versetzungen. Dies wirkt sich nicht nur auf die Härte aus, sondern verringert auch die plastische Verformungsfähigkeit von Kohlenstoffstahl. Bei einem Zugversuch kann Kohlenstoffstahl mit einem hohen Phosphorgehalt bei einer geringeren Belastung brechen und keine großflächige plastische Verformung erfahren wie Kohlenstoffstahl mit einem normalen Phosphorgehalt. Dies liegt daran, dass die Bewegung von Versetzungen ein Schlüsselmechanismus für Materialien ist, um plastische Verformungen hervorzurufen, und die durch Phosphor verursachte Gitterverzerrung und Versetzungsbehinderung die Zähigkeit des Materials verschlechtern.

Einfluss auf die Schweißbarkeit

Phosphor wirkt sich negativ auf den Schweißvorgang aus. In der Hitzeeinflusszone des Schweißens neigt Phosphor zur Entmischung, wodurch die Sprödigkeit dieses Bereichs zunimmt. Da der Schweißprozess thermische Spannungen erzeugt, ist es wahrscheinlicher, dass die spröde Wärmeeinflusszone unter der Einwirkung thermischer Spannungen Risse erzeugt. Gleichzeitig verringert Phosphor auch die Zähigkeit des Schweißgutes und damit die Qualität der Schweißverbindung. Wenn beispielsweise beim manuellen Lichtbogenschweißen von Kohlenstoffstahl der Phosphorgehalt des Stahls selbst hoch ist, kann die Schweißverbindung in der Wärmeeinflusszone oder in der Schweißnaht reißen, wenn sie einer äußeren Kraft ausgesetzt wird.

 

 

 

Einfluss auf die Bearbeitbarkeit

Eine angemessene Menge Phosphor kann die Bearbeitbarkeit von Kohlenstoffstahl verbessern. Dies liegt daran, dass die Späne durch die Anwesenheit von Phosphor leicht zerbrechen. Während des Schneidvorgangs erhöht die durch Phosphor verursachte erhöhte Sprödigkeit des Materials die Wahrscheinlichkeit, dass die Späne nach Erreichen einer bestimmten Länge in kleine Stücke zerbrechen, wodurch die Gefahr verringert wird, dass sich die Späne um das Schneidwerkzeug wickeln, wodurch die Schneideffizienz verbessert wird. Bei einem zu hohen Phosphorgehalt kann es aufgrund der zu hohen Sprödigkeit des Materials jedoch zu einer Verschlechterung der Oberflächenqualität des Werkstücks beim Schneiden und zu Fehlern wie Kantenausbrüchen kommen.

Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit

Phosphor hat einen gewissen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit von Kohlenstoffstahl. Im Allgemeinen kann Phosphor einen Phosphatfilm auf der Oberfläche von Kohlenstoffstahl bilden. Dieser Phosphatierungsfilm kann eine gewisse isolierende Rolle spielen und verhindern, dass korrosive Medien wie Sauerstoff und Wasser mit der Kohlenstoffstahlmatrix in Kontakt kommen, wodurch die Korrosionsbeständigkeit von Kohlenstoffstahl bis zu einem gewissen Grad verbessert wird. Ein zu hoher Phosphorgehalt kann jedoch zu einer ungleichmäßigen Qualität des Phosphatierungsfilms oder zur Bildung einiger Phasen führen, die im Inneren des Materials leicht korrodieren und stattdessen die Korrosionsbeständigkeit verringern. Beispielsweise kann bei einigen Kohlenstoffstahlrohren mit bestimmten Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit eine angemessene Menge Phosphor dazu beitragen, dass die Rohre korrosionsbeständig sind. Eine unsachgemäße Kontrolle des Phosphorgehalts kann jedoch die Korrosion der Rohre beschleunigen.

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