一.Vad är inneslutningar
Ickemetalliska inneslutningar är en klass av komponenter i stål, som bildas under stelning och kylning av stål, och genomgår en serie förändringar under kall och varm bearbetning. Enligt deras ursprung klassificeras inneslutningar vanligtvis i två kategorier: främmande och endogena, och kan också klassificeras enligt deras deformationskapacitet, morfologi och distribution. Detta avsnitt introducerar huvudsakligen klassificeringen efter källa. Enligt den deformerande förmågan hos icke-metallisk inneslutningsatmosfär, spröd inneslutning Al2O3, plastisk inneslutning FeS,MnS och icke-deformerande inneslutning,SiO2. Klassificering efter morfologi och distribution, Klass A, Klass B, Klass C, Klass D.
1.endogen inkludering
I processen för stålsmältning kommer deoxidationsreaktionen att producera oxider och andra produkter, om dessa produkter inte kommer fram innan stelning av flytande stål, kommer att finnas kvar i stålet;
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
Föroreningselementen såsom syre, svavel och kväve lösta i det flytande stålet fälls ut i kylningen och stelningen eller i den fasta lösningen och blir slutligen kvar i götet. Nästan alla blir oxider, sulfider, silikater etc. Dessa föreningar kallas endogena inneslutningar.
1) Oxider: Vanlig aluminiumoxid, som är en liten olöslig, spröd inneslutning med hög hårdhet som produceras när aluminium deoxideras. Det bryts upp under varmbearbetning och sedan fördelas de små partiklarna i band längs bearbetningsriktningen, ibland flera band parallellt. Dessa bandade oxider minskar avsevärt utmattningshållfastheten hos stål.
2) Sulfid: har en hög plasticitet vid höga temperaturer, kan förlängas med deformation under varmbearbetning, har ett brett spektrum av formförhållande av en enda grå inneslutning, i allmänhet är änden rundad. Vanliga är järnsulfid, mangansulfid, etc., sulfid minskar stålets tvärgående egenskaper avsevärt.
3) Silikat: har hög plasticitet vid höga temperaturer, kan förlängas längs bearbetningsriktningen under varm bearbetning, formen är grov, visar en spindelform. De flesta av dem är komplexa inneslutningar.
4) nitrid: den har en hög smältpunkt och hårdhet, deformeras inte under varmbearbetning och visar kvadratiska eller regelbundna geometriska former under mikroskopet.
5) fläckliknande icke-deformerbara inneslutningar: den behåller fortfarande en mer regelbunden rund eller oval form efter varmbearbetning.
Fördelningen av endogena inneslutningar är relativt enhetlig och partiklarna är små, och korrekt drift och rimliga processåtgärder kan minska dess antal och ändra dess sammansättning, storlek och fördelning, men det är i allmänhet oundvikligt.
2. Exogen inkludering
Slaggen som suspenderas på ytan av smält stål under smältning och gjutning, eller de eldfasta materialen eller andra inneslutningar som spjälkar av den inre väggen i ståltillverkningsugnen, stålspåret och skänken avlägsnas inte i tid innan det smälta stålet stelnar, och de blandade eldfasta materialen och slaggpartiklarna förändras ständigt i sammansättning och struktur genom kemisk reaktion med smält stål och blir främmande inneslutningar i stål. Det är en inneslutning som produceras av interaktionen mellan metaller och externa ämnen under smältningsprocessen.
De allmänna egenskaperna hos sådana inneslutningar är oregelbunden form, relativt stor storlek och oregelbundna, även kända som grova inneslutningar. Sådana inneslutningar kan undvikas med korrekt drift.
2. Effekten av icke-metalliska inneslutningar på stål
1. Serviceprestanda
Icke-metalliska inneslutningar är fördelade i metallens matris, precis som många låghållfasta hålrum är fördelade i metallen, och dessa hålrum kommer att flyta med metallens deformation under inverkan av yttre krafter, och hålrummen som bildas av icke -metalliska inneslutningar kommer att sträckas ut och förlängas för att bilda sprickor, så det kommer att påverka prestandan för frakturprocessen (plasticitet, seghet, utmattningsprestanda, etc.). De viktigaste manifestationerna är:
Utmattningsegenskaper ↓
Det anses allmänt att inkludering är orsaken till stålutmattningsbrott. Spröda inneslutningar med svag bindningskraft och stor storlek och sfäriska icke-deformerbara inneslutningar har stor inverkan på utmattningsegenskaper, och ju högre hållfasthet desto större skada, såsom visas i FIG. 5. För höghållfast stål, om delens yta är i gott bearbetningsskick, blir sprickinitieringen från inneslutningar det huvudsakliga utmattningssprickningssättet. Små inneslutningar kan ha liten effekt på sprickbildning, men är fördelaktiga för utmattningssprickförökning.
Icke-metalliska inneslutningar är fördelade i metallens matris, precis som många låghållfasta hålrum är fördelade i metallen, och dessa hålrum kommer att flyta med metallens deformation under inverkan av yttre krafter, och hålrummen som bildas av icke -metalliska inneslutningar kommer att sträckas ut och förlängas för att bilda sprickor, så det kommer att påverka prestandan för frakturprocessen (plasticitet, seghet, utmattningsprestanda, etc.). De viktigaste manifestationerna är:
Trötthetsegenskaper
Slagseghet Plasticitet
Förekomsten av icke-metalliska inneslutningar spelar en viktig roll för kvaliteten på stål och dess produkter. Sulfidinneslutning orsakar het sprödhet hos stål. I kallt tillstånd av stål påverkar dessa inneslutningar dess styrka och duktilitet. Vissa hårda vinkelinneslutningar minskar uppenbarligen sektionskrympningen av stål. Icke-metalliska inneslutningar har större inverkan på stålets draghållfasthet, utmärkt stålbrott är plastbrott, när det finns inneslutningar i stålaggregation eller inneslutningar längs korngränsfördelningen utgår brottet ofta från dessa ställen, så att hållfastheten är kraftigt reducerad.
2.bearbetningsegendom
1) I processen med smide och kallbearbetning, släckning av uppvärmning och svetsning, eftersom inneslutningen förstör kontinuiteten i stålkonstruktionen, när dragspänningen eller skjuvspänningen, kommer stålprodukten att spricka längs fördelningen av inneslutningar.
2) Ytkvaliteten efter valsning och ytjämnheten på delarna efter slipning reduceras.
3. Styrka, töjningsinflytande
When the inclusion particles are relatively large (>10μm), särskilt när inneslutningsinnehållet är lågt. Stålets sträckgräns och draghållfasthet minskar uppenbart. När inneslutningspartiklarna är små till en viss storlek (< 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. Kvantitativ klassificering av icke-metalliska inneslutningar
Under graderingen av icke-metalliska inneslutningar i stål, i allmänhet kommer utrustning såsom optisk mikroskopi, svepelektronmikroskopi och energispektrometer att användas för att identifiera typer av icke-metalliska inneslutningar i stål enligt de optiska och morfologiska egenskaperna hos icke-metalliska inneslutningar, och utvärdera nivån av inneslutningar med hänvisning till relevanta standarder (vanligtvis enligt GB/T 10561-2005 "Bestämning av icke-metalliskt inneslutningsinnehåll i stål"), kombinerat med kvalitativa och kvantitativa analysresultat av inklusionssammansättningsspektrum , exakt bestämma sammansättningen och källan till införandet, för ståltillverkning kontinuerlig gjutning för att förbättra produktionsprocessen, minska antalet skadliga inneslutningar, förbättra renheten av stål och producera högkvalitativt stål för att ge en vetenskaplig grund.
Kvantitativ bestämning är en av de rutinmässiga inspektionerna av högkvalitativt stål och högkvalitativt stål. Under förutsättning att typen av inneslutningar är känd, används standardkvalitetsjämförelsemetoden för att bedöma stålets kvalitet.
Standard GB/T {{0}} "Bestämning av icke-metalliskt inneslutningsinnehåll i stål" anger att den faktiska arean är 0,5 mm2 och det faktiska synfältet är 0,71 mm2 kvadratfält av synen.
JK standardklassificering: Inneslutningar är indelade i fyra grundläggande typer A, B, C och D, vilka är sulfider, aluminiumoxid, silikater och sfäriska oxider.
Enligt morfologin och fördelningen av inneslutningar är standardspektra indelade i fem kategorier: A, B, C, D och DS. Varje typ av inneslutningar är indelade i 0.5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, totalt sex betyg, ju fler betyg, vilket indikerar ju fler inklusioner, desto större storlek . I GB/T 10561 "Bestämning av icke-metalliskt inneslutningsinnehåll i stål"-standarden finns det också relevanta bestämmelser för avståndet mellan två inneslutningar för att undvika felaktig bedömning av flera inneslutningar av samma typ som förekommer i samma synfält.
Klass A (sulfider): En enda grå inneslutning med hög duktilitet och ett brett utbud av formförhållanden, vanligtvis med rundade ändar.