Icke-metalliska inneslutningar

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 13 september 2014; kontroller kräver 9 redigeringar .

Icke-metalliska inneslutningar  - kemiska föreningar av metaller med icke-metaller , belägna i stål och legeringar i form av separata faser.

Källor för bildandet av inneslutningar

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 .

Klassificering av icke-metalliska inneslutningar

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:

  1. oxider (enkla - FeO, MnO, Cr 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , etc.; komplex - FeO Fe 2 O 3 , FeO Al 2 O 3 , FeO Cr 2 O 3 , MgO Al 2 03 , 2FeO Si02 , etc. );
  2. sulfider (enkla - FeS, MnS, Al2S3 , CaS , MgS, Zr2S3 , etc .; komplex - FeS FeO, MnS MnO, etc.);
  3. nitrider (enkla - ZrN, TiN, AlN, CeN, etc.; komplexa - Nb (C, N), V (c, N), etc.), som finns i legerade stål , som i sin sammansättning har starka nitridbildande element : titan , aluminium , vanadin , cerium , etc.;
  4. fosfider (Fe3P , Fe2P , etc.)
  5. silikater

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:

  1. fria oxider  - FeO, MnO, Cr2O3 , SiO2 ( kvarts ) , Al2O3 ( korund ) , etc .;
  2. spineller  är komplexa oxider som bildas av två och trevärda metaller. Ferriter, kromiter och aluminater tillhör denna grupp.
  3. silikater som finns i stål i form av glas bildade av ren SiO 2 eller SiO 2 med föroreningar i det av oxider av järn, mangan, krom, aluminium, volfram, samt kristallina silikater. Silikater utgör den största gruppen av icke-metalliska inneslutningar. I flytande stål är icke-metalliska inneslutningar i fast eller flytande tillstånd, beroende på deras smältpunkt .

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.

Effekten av icke-metalliska inneslutningar på egenskaperna hos stål och legeringar

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.

Litteratur

  1. A.P. Gulyaev. Metallvetenskap. Lärobok för universitet. 6:e uppl., reviderad. och ytterligare - M .: Metallurgi, 1986. - 544 sid.
  2. N. A. SMIRNOV Moderna metoder för analys och kontroll av produktionsprodukter. 2:a uppl., tillägg. och omarbetat. - M .: Metallurgi, 1985. - 256 sid.
  3. Laboratory of Metallography / Ed. Livshits B. G. - M .: Stat. vetenskapliga och tekniska förlag för litteratur om järn- och icke-järnmetallurgi, 1957. - 696 sid.

Länkar