Icke-metalliska inneslutningar - kemiska föreningar av metaller med icke-metaller , belägna i stål och legeringar i form av separata faser.
Icke-metalliska inneslutningar uppstår som ett resultat av ett antal fysikaliska och kemiska fenomen som uppstår i den smälta och stelnande metallen under dess framställning.
Alla icke-metalliska inneslutningar som bildas som ett resultat av vissa reaktioner som äger rum i processen för metallproduktion kallas vanligtvis naturliga. Dessa inkluderar oxider , sulfider , nitrider och fosfider .
Förutom naturliga inneslutningar innehåller metallen också partiklar av slagg , eldfasta material, formmaterial, det vill säga de ämnen som metallen är i direkt kontakt med under produktionen. Denna typ av icke-metalliska inneslutningar kallas främmande eller slumpmässiga.
Huvuddelen av inneslutningarna i reduktionssmältningsmetallen är inneslutningar som bildas som ett resultat av en minskning av lösligheten av föroreningar under kylning och stelning av metallen . Förutom naturliga inneslutningar finns även främmande inneslutningar i reduktionssmältningsmetallen .
Den moderna nivån på stålproduktionsteknik gör det möjligt att till stor del ta bort olika inneslutningar från metallen . Deras totala innehåll i olika stål varierar dock kraftigt och påverkar metallens egenskaper väsentligt .
Icke-metalliska inneslutningar är uppdelade efter kemisk och mineralogisk sammansättning, hållbarhet och ursprung. Beroende på deras kemiska sammansättning är icke-metalliska inneslutningar indelade i följande grupper:
Det största antalet inneslutningar i metaller är oxider och sulfider , eftersom fosforhalten är låg. Nitrider finns vanligtvis i specialstål som innehåller grundämnen med hög affinitet för kväve .
Enligt den mineralogiska sammansättningen är syreinneslutningar indelade i följande huvudgrupper:
Icke-metalliska inneslutningar delas in i stabila och instabila enligt deras hållbarhet. Instabila inkluderar inneslutningar som löser sig i utspädda syror med högst 10 % koncentration. Instabila är järn- och mangansulfider, samt vissa fria oxider.
Moderna metoder för tillverkning av stål och legeringar gör det inte möjligt att erhålla en metall som inte innehåller icke-metalliska inneslutningar. Mer eller mindre inneslutningar finns i vilket stål som helst i enlighet med dess sammansättning och produktionsförhållanden. Vanligtvis överstiger inte mängden icke-metalliska inneslutningar i stål 0,1 %. Men på grund av deras ringa storlek är antalet inneslutningar i metallen mycket högt.
Icke-metalliska inneslutningar i stål är främmande kroppar som bryter mot likformigheten i dess struktur, så deras effekt på mekaniska och andra egenskaper kan vara betydande. Under deformation under valsning , smide , stämpling , spelar icke-metalliska inneslutningar, särskilt av oregelbunden form med skarpa kanter och hörn, rollen som spänningskoncentratorer och kan orsaka bildandet av en spricka , som är i fokus för efterföljande utmattningsbrott av stål .
Av avgörande betydelse för att studera effekten av icke-metalliska inneslutningar på stålkvaliteten är deras egenskaper: storlek, form, kemiska och fysikaliska egenskaper, såväl som platsens karaktär i förhållande till kornen i den gjutna metallen . De angivna egenskaperna hos inneslutningar beror på stålets kemiska sammansättning , metoden för dess smältning, och för en given stålkvalitet kan de variera över ett brett intervall även för samma produktionsmetod .
Hittills, för analys av icke-metalliska inneslutningar, har olika metoder utvecklats och används i stor utsträckning, som gör det möjligt att med stor noggrannhet bestämma sammansättningen, strukturen och innehållet av icke-metalliska inneslutningar i stål och legeringar , både med deras isolering från metall och i solid metall . Huvudmetoden för att kontrollera innehållet i inneslutningar är analys med hjälp av ljusmikroskopi av makro- och mikrosektioner av en viss storlek och utskuren plats (GOST 1778-70). Räkning och dimensionering utförs manuellt eller med hjälp av automatiserade videosystem. I vissa fall används följande metod. En given massa av metallen som studeras smälts i en koppardegel av en elektronstråle, och sedan analyseras inneslutningarna som flyter till ytan av götskorpan som kristalliserats i sista stund.