Сфероїдизація сульфідів

Фізико-хімічний механізм дії

У звичайній сталі сірка з'єднується з марганцем у марганцевий сульфід (MnS). При гарячій прокатці ці м'які сульфіди витягуються в плоскі пластинки або рядки. Ці включення діють як внутрішні концентратори напружень і послаблюють сталь поперек напрямку прокатки. Кальцій і церій зв'язують сірку сильніше, ніж марганець. Якщо додати їх у розплав, утворюються тверді сульфіди кальцію або церію. Ці сульфіди не деформуються при прокатці й залишаються у вигляді дрібних кульок. Сталь стає рівномірнішою в усіх напрямках.

Металургійне значення та ризики при зварюванні

Рядкові сульфіди спричиняють переважно ламілярні тріщини в зоні термічного впливу. Ці тріщини виникають, коли усадочні напруження діють поперек поверхні листа і розривають плоскі включення. Особливо вразливі таврові з'єднання, кутові шви та товсті листи з високим вмістом сірки. Кулясті сульфіди зупиняють поширення цих тріщин, бо не утворюють площинних слабких місць. Водночас кальцій і церій зв'язують вільну сірку. Завдяки цьому знижується небезпека гарячих тріщин у зварному шві. Без сфероїдизації сульфідів сталь залишається анізотропною і схильною до тріщин.

Практика в цеху та вказівки до дій

Для високонавантажених зварних конструкцій завжди використовуй сталі з контрольованою сфероїдизацією сульфідів. Вимагай від постачальника сертифікат Z-якості за EN 10164 (наприклад Z25 або Z35). Перевіряй аналіз плавки: вміст сірки менше 0,005 %, вміст кальцію приблизно 20–40 ppm, співвідношення Ca/S більше 1,5. Зварюй такі сталі з нормальним підведенням тепла, але уникай екстремального перегріву поверхні листа. Для невідомої старої сталі з рядковим сульфідним візерунком жодне попереднє підігрівання надійно не зарадить проти ламілярних тріщин – тут допоможе лише додаткова перевірка товщини листа або заміна на сучасну дрібнозернисту сталь.