一.Що таке включення
Неметалічні включення — клас компонентів у сталі, які утворюються під час затвердіння та охолодження сталі та зазнають ряду змін під час холодної та гарячої обробки. За своїм походженням включення зазвичай класифікують на дві категорії: сторонні та ендогенні, а також їх можна класифікувати за здатністю до деформації, морфологією та розподілом. Цей розділ головним чином представляє класифікацію за джерелом. Відповідно до деформуючої здатності атмосфери неметалічних включень, крихких включень Al2O3, пластичних включень FeS, MnS та недеформуючих включень SiO2. Класифікація за морфологією та поширенням, клас A, клас B, клас C, клас D.
1.ендогенне включення
У процесі виплавки сталі реакція розкислення призведе до утворення оксидів та інших продуктів, якщо ці продукти не з'являться до затвердіння рідкої сталі, залишаться в сталі;
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
Домішки, такі як кисень, сірка та азот, розчинені в рідкій сталі, осідають під час охолодження та затвердіння, або у твердому розчині, і, нарешті, залишаються в злитку. Майже всі вони стають оксидами, сульфідами, силікатами та ін Ці сполуки називають ендогенними включеннями.
1) Оксиди: звичайний оксид алюмінію, який є невеликим нерозчинним крихким вкрапленням високої твердості, що утворюється під час розкислення алюмінію. Він розбивається під час гарячої обробки, а потім дрібні частинки розподіляються смугами вздовж напрямку обробки, іноді кількома смугами паралельно. Ці смугові оксиди значно знижують втомну міцність сталі.
2) Сульфід: має високу пластичність при високих температурах, може розтягуватися при деформації під час гарячої обробки, має широкий діапазон співвідношення форми одного сірого включення, зазвичай кінець закруглений. Поширені сульфід заліза, сульфід марганцю та ін., сульфід значно знижує поперечні властивості сталі.
3) Силікат: має високу пластичність при високих температурах, може розтягуватися вздовж напрямку обробки під час гарячої обробки, форма груба, показуючи форму шпинделя. Більшість із них є складними включеннями.
4) нітрид: має високу температуру плавлення і твердість, не деформується при гарячій обробці, має під мікроскопом квадратну або правильну геометричну форму.
5) точкові недеформівні включення: воно все ще зберігає більш правильну круглу або овальну форму після гарячої обробки.
Розподіл ендогенних включень відносно рівномірний, а частинки малі, і правильна робота та розумні заходи процесу можуть зменшити їх кількість і змінити їх склад, розмір і розподіл, але це, як правило, неминуче.
2.Екзогенне включення
Шлак, зважений на поверхні розплавленої сталі в процесі плавки та розливу, або вогнетривкі матеріали чи інші включення, що відколюються від внутрішньої стінки сталеплавильної печі, сталевої канавки та ковша, не видаляються вчасно до затвердіння розплавленої сталі, і змішані вогнетривкі матеріали та частинки шлаку постійно змінюються у складі та структурі через хімічну реакцію з розплавленою сталлю та стають сторонніми включеннями в сталі. Це включення, утворене взаємодією між металами та зовнішніми речовинами під час процесу плавлення.
Загальними характеристиками таких включень є неправильна форма, відносно великий розмір і неправильна форма, також відома як грубі включення. Таких включень можна уникнути при правильній експлуатації.
2. Вплив неметалічних включень на сталь
1. Виконання послуги
Неметалічні включення розподілені в матриці металу, подібно до того, як в металі розподілено багато маломіцних порожнеч, і ці порожнечі будуть текти при деформації металу під дією зовнішніх сил, а порожнечі, утворені не - металеві включення розтягуватимуться та розтягуватимуться, утворюючи тріщини, що вплине на ефективність процесу руйнування (пластичність, в’язкість, показники втоми тощо). Основними проявами є:
Втомні властивості ↓
Загальноприйнято вважати, що включення є причиною втомного руйнування сталі. Крихкі включення зі слабкою зв'язуючою силою і великими розмірами, а також сферичні недеформівні включення мають великий вплив на властивості втоми, і чим вище міцність, тим більше шкоди, як показано на фіг. 5. Для високоміцної сталі, якщо поверхня елемента знаходиться в хорошому обробленому стані, ініціація тріщини від включень стає основним видом розтріскування від втоми. Включення невеликого розміру можуть мало впливати на утворення тріщин, але сприяють поширенню втомної тріщини.
Неметалічні включення розподілені в матриці металу, подібно до того, як в металі розподілено багато маломіцних порожнеч, і ці порожнечі будуть текти при деформації металу під дією зовнішніх сил, а порожнечі, утворені не - металеві включення розтягуватимуться та розтягуватимуться, утворюючи тріщини, що вплине на ефективність процесу руйнування (пластичність, в’язкість, показники втоми тощо). Основними проявами є:
Втомні властивості
Ударна в'язкість Пластичність
Наявність неметалічних включень відіграє важливу роль у якості сталі та виробів з неї. Сульфідні включення викликають гарячеламкість сталі. У холодному стані сталі ці включення впливають на її міцність і пластичність. Деякі жорсткі кутові включення явно зменшують усадку перетину сталі. Неметалічні включення мають більший вплив на міцність сталі на розрив, відмінний руйнування сталі - це пластичний руйнування, коли є включення в агрегатах сталі або включення вздовж розподілу меж зерен, руйнування часто починається з цих місць, так що міцність є різко скорочується.
2.обробка власності
1) У процесі кування та холодної обробки, загартовування, нагрівання та зварювання, оскільки включення руйнує безперервність сталевої конструкції, після напруги розтягування або напруги зсуву сталевий виріб тріскається вздовж розподілу включень.
2) Знижується якість поверхні після прокатки і шорсткість поверхні деталей після шліфування.
3.Міцність, вплив подовження
When the inclusion particles are relatively large (>10 мкм), особливо коли вміст включень низький. Межа текучості та міцність на розрив сталі явно знижуються. Коли частинки включення малі до певного розміру (< 10μm), the yield strength and tensile strength of the steel will be increased. When the number of small particles dispersed in the steel inclusions increases. The yield strength and tensile strength of steel are increased, but the elongation has a small decrease.
3.Кількісна оцінка неметалічних включень
Під час класифікації неметалевих включень у сталі, як правило, таке обладнання, як оптична мікроскопія, скануюча електронна мікроскопія та енергетичний спектрометр, буде використовуватися для ідентифікації типів неметалевих включень у сталі відповідно до оптичних і морфологічних характеристик неметалічних включень та оцінити рівень включень з посиланням на відповідні стандарти (зазвичай відповідно до GB/T 10561-2005 "Визначення вмісту неметалевих включень у сталі") у поєднанні з результатами якісного та кількісного аналізу спектру складу включень , точно визначити склад і джерело включення, для безперервного лиття сталі для покращення виробничого процесу, зменшення кількості шкідливих включень, підвищення чистоти сталі та виробництва високоякісної сталі для забезпечення наукової основи.
Кількісне визначення є одним із звичайних пунктів перевірки високоякісної сталі та високоякісної сталі. За умови, що вид включень відомий, для оцінки якості сталі використовують стандартний метод порівняння марок.
Стандарт GB/T {{0}} «Визначення вмісту неметалевих включень у сталі» передбачає, що фактична площа становить 0.5 мм2, а фактичне поле зору становить 0,71 мм2 квадратного поля зору.
Стандартний рейтинг JK: включення поділяються на чотири основні типи A, B, C і D, які є сульфідами, оксидом алюмінію, силікатами та сферичними оксидами.
За морфологією і розподілом включень стандартні спектри поділяються на п'ять категорій: A, B, C, D і DS. Кожен тип включень поділяється на 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, загалом шість ступенів, що більша кількість ступенів, що вказує на те, що більша кількість включень, то більший розмір . У стандарті GB/T 10561 «Визначення вмісту неметалічних включень у сталі» також є відповідні положення щодо відстані між двома включеннями, щоб уникнути неправильної оцінки кількох включень одного типу, що з’являються в одному полі зору.
Клас A (сульфіди): окреме сіре включення з високою пластичністю та широким діапазоном співвідношення форм, як правило, із закругленими кінцями.