Сульфидная обработка
Сульфидная обработка превращает вытянутые сульфиды марганца в стали в шаровидные включения. Для этого в расплав добавляют кальций или церий. Сталь становится более вязкой поперёк направления прокатки и реже трескается в зоне сварки.
Физико-химический механизм действия
В обычной стали сера соединяется с марганцем, образуя сульфид марганца (MnS). При горячей прокатке эти мягкие сульфиды вытягиваются в плоские пластины или строки. Эти включения действуют как внутренние надрезы и ослабляют сталь поперёк направления прокатки. Кальций и церий связывают серу сильнее, чем марганец. Если добавить их в расплав, образуются твёрдые сульфиды кальция или церия. Эти сульфиды не деформируются при прокатке и остаются в виде маленьких шариков. Сталь становится более однородной во всех направлениях.
Металлургическая значимость и риски при сварке
Строчечные сульфиды вызывают главным образом ламеллярные трещины в зоне термического влияния. Эти трещины возникают, когда усадочные напряжения действуют поперёк поверхности листа и плоские включения разрываются. Особенно опасны T-образные соединения, угловые швы и толстые листы с высоким содержанием серы. Шаровидные сульфиды останавливают распространение этих трещин, потому что не образуют плоскостных слабых мест. Одновременно кальций и церий связывают свободную серу. Тем самым снижается опасность горячих трещин в сварном шве. Без сульфидной обработки сталь остаётся анизотропной и склонной к трещинам.
Практика в мастерской и указания к действию
Для высоконагруженных сварных конструкций всегда используй стали с контролируемой сульфидной обработкой. Требуй от поставщика сертификат Z-качества по EN 10164 (например, Z25 или Z35). Проверяй анализ плавки: содержание серы ниже 0,005 %, содержание кальция примерно 20–40 ppm, отношение Ca/S больше 1,5. Сваривай такие стали с обычным вложением тепла, но избегай экстремального перегрева поверхности листа. Для неизвестной старой стали со строчечным сульфидным узором предварительный подогрев не помогает надёжно против ламеллярных трещин – здесь только дополнительная проверка толщины листа или замена на современную мелкозернистую сталь.