一.Ce sunt incluziunile
Incluziunile nemetalice sunt o clasă de componente din oțel, care se formează în timpul solidificării și răcirii oțelului și suferă o serie de modificări în timpul prelucrării la rece și la cald. După originea lor, incluziunile sunt de obicei clasificate în două categorii: străine și endogene și pot fi clasificate și în funcție de capacitatea lor de deformare, morfologie și distribuție. Această secțiune introduce în principal clasificarea după sursă. În funcție de capacitatea de deformare a atmosferei de incluziune nemetalice, incluziunea fragilă Al2O3, incluziunea plastică FeS, MnS și incluziunea nedeformabilă, SiO2. Clasificare după morfologie și distribuție, Clasa A, Clasa B, Clasa C, Clasa D.
1.incluziunea endogenă
În procesul de topire a oțelului, reacția de dezoxidare va produce oxizi și alte produse, dacă aceste produse nu ies înainte de solidificarea oțelului lichid, vor rămâne în oțel;
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
Elementele de impurități precum oxigenul, sulful și azotul dizolvate în oțelul lichid sunt precipitate în răcire și solidificare sau în soluția solidă și, în final, rămân în lingou. Aproape toți devin oxizi, sulfuri, silicați etc. Acești compuși se numesc incluziuni endogene.
1) Oxizi: alumină comună, care este o mică incluziune fragilă insolubilă, cu duritate ridicată, produsă atunci când aluminiul este dezoxidat. Este rupt în timpul procesării la cald, iar apoi particulele mici sunt distribuite în benzi de-a lungul direcției de procesare, uneori mai multe benzi în paralel. Acești oxizi cu bandă reduc semnificativ rezistența la oboseală a oțelului.
2) Sulfur: are o plasticitate ridicată la temperaturi ridicate, poate fi extins cu deformare în timpul prelucrării la cald, are o gamă largă de raporturi de formă a unei singure incluziuni gri, în general capătul este rotunjit. Obișnuite sunt sulfura feroasă, sulfura de mangan etc., sulfura reduce semnificativ proprietățile transversale ale oțelului.
3) Silicat: are plasticitate ridicată la temperaturi ridicate, poate fi extins de-a lungul direcției de prelucrare în timpul prelucrării la cald, forma este aspră, prezentând o formă de ax. Cele mai multe dintre ele sunt incluziuni complexe.
4) nitrură: are un punct de topire și duritate ridicate, nu se deformează în timpul prelucrării la cald și prezintă la microscop forme geometrice pătrate sau regulate.
5) incluziuni nedeformabile sub formă de pete: păstrează încă o formă rotundă sau ovală mai regulată după prelucrarea la cald.
Distribuția incluziunilor endogene este relativ uniformă, iar particulele sunt mici, iar funcționarea corectă și măsurile rezonabile ale procesului pot reduce numărul și pot modifica compoziția, dimensiunea și distribuția, dar este în general inevitabil.
2.Incluziunea exogenă
Zgura suspendată pe suprafața oțelului topit în procesul de topire și turnare, sau materialele refractare sau alte incluziuni care se desprind de pe peretele interior al cuptorului de fabricare a oțelului, canelura de oțel și oală nu sunt îndepărtate la timp înainte de solidificarea oțelului topit și materialele refractare amestecate și particulele de zgură se schimbă constant în compoziție și structură prin reacția chimică cu oțelul topit și devin incluziuni străine în oțel. Este o incluziune produsă prin interacțiunea dintre metale și substanțele externe în timpul procesului de topire.
Caracteristicile generale ale unor astfel de incluziuni sunt forma neregulată, dimensiunea relativ mare și neregulată, cunoscută și sub denumirea de incluziuni grosiere. Astfel de incluziuni pot fi evitate cu o funcționare adecvată.
2. Efectul incluziunilor nemetalice asupra oțelului
1.Performanța serviciului
Incluziunile nemetalice sunt distribuite în matricea metalului, la fel de multe goluri de rezistență scăzută sunt distribuite în metal, iar aceste goluri vor curge odată cu deformarea metalului sub acțiunea forțelor externe, iar golurile formate de nemetalice. -incluziunile metalice vor fi intinse si extinse pentru a forma fisuri, deci va afecta performanta procesului de rupere (plasticitate, tenacitate, performanta la oboseala etc.). Principalele manifestari sunt:
Proprietăți de oboseală ↓
În general, se crede că includerea este originea cedarii la oboseală din oțel. Incluziunile fragile cu forță de legare slabă și incluziuni de dimensiuni mari și sferice nedeformabile au o mare influență asupra proprietăților la oboseală și cu cât rezistența este mai mare, cu atât este mai mare daune, așa cum se arată în fig. 5. Pentru oțel de înaltă rezistență, dacă suprafața elementului este în stare bună de prelucrare, inițierea fisurii de la incluziuni devine principalul mod de fisurare la oboseală. Incluziunile de dimensiuni mici pot avea un efect redus asupra formării fisurilor, dar sunt benefice pentru propagarea fisurilor de oboseală.
Incluziunile nemetalice sunt distribuite în matricea metalului, la fel de multe goluri de rezistență scăzută sunt distribuite în metal, iar aceste goluri vor curge odată cu deformarea metalului sub acțiunea forțelor externe, iar golurile formate de nemetalice. -incluziunile metalice vor fi intinse si extinse pentru a forma fisuri, deci va afecta performanta procesului de rupere (plasticitate, tenacitate, performanta la oboseala etc.). Principalele manifestari sunt:
Proprietăți de oboseală
Duritate la impact Plasticitate
Existența incluziunilor nemetalice joacă un rol important în calitatea oțelului și a produselor acestuia. Includerea de sulfuri cauzează fragilitatea la cald a oțelului. În starea rece a oțelului, aceste incluziuni afectează rezistența și ductilitatea acestuia. Unele incluziuni unghiulare dure reduc în mod evident contracția secțiunii oțelului. Incluziunile nemetalice au un impact mai mare asupra rezistenței la tracțiune a oțelului, fractura excelentă a oțelului este fractura plastică, atunci când există incluziuni în agregarea oțelului sau incluziuni de-a lungul distribuției graniței, fractura începe adesea din aceste locuri, astfel încât rezistența este redus brusc.
2.proprietatea de prelucrare
1) În procesul de forjare și prelucrare la rece, călire încălzire și sudare, deoarece incluziunea distruge continuitatea structurii de oțel, odată ce efortul de tracțiune sau efortul de forfecare, produsul din oțel se va crăpa de-a lungul distribuției incluziunilor.
2) Calitatea suprafeței după rulare și rugozitatea suprafeței pieselor după șlefuire sunt reduse.
3.Forța, influența alungirii
When the inclusion particles are relatively large (>10μm), mai ales când conținutul de incluziune este scăzut. Limita de curgere și rezistența la tracțiune a oțelului sunt în mod evident scăzute. Când particulele de incluziune sunt mici până la o anumită dimensiune (< 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. Evaluarea cantitativă a incluziunilor nemetalice
În timpul gradării incluziunilor nemetalice din oțel, în general, echipamente precum microscopia optică, microscopia electronică cu scanare și spectrometrul de energie vor fi utilizate pentru a identifica tipurile de incluziuni nemetalice din oțel în funcție de caracteristicile optice și morfologice ale nemetalicelor. incluziuni și evaluează nivelul incluziunilor cu referire la standardele relevante (în general conform GB/T 10561-2005 „Determinarea conținutului de incluziuni nemetalice în oțel”), combinat cu rezultatele analizei calitative și cantitative ale spectrului de compoziție a incluziunii , determinați cu exactitate compoziția și sursa de includere, pentru turnarea continuă a producției de oțel pentru a îmbunătăți procesul de producție, a reduce numărul de incluziuni dăunătoare, a îmbunătăți puritatea oțelului și a produce oțel de înaltă calitate pentru a oferi o bază științifică.
Determinarea cantitativă este unul dintre elementele de inspecție de rutină a oțelului de înaltă calitate și a oțelului de înaltă calitate. Cu condiția ca tipul de incluziuni să fie cunoscut, pentru a evalua calitatea oțelului se folosește metoda standard de comparare a calității.
Standardul GB/T {{0}} „Determinarea conținutului de incluziuni nemetalice în oțel” prevede că aria reală este de 0,5 mm2, iar câmpul vizual real este de 0,71 mm2 câmp pătrat de vedere.
Evaluare standard JK: Incluziunile sunt împărțite în patru tipuri de bază A, B, C și D, care sunt sulfuri, alumină, silicați și oxizi sferici.
În funcție de morfologia și distribuția incluziunilor, spectrele standard sunt împărțite în cinci categorii: A, B, C, D și DS. Fiecare tip de incluziuni este împărțit în 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, un total de șase clase, cu cât este mai mare numărul de note, indicând cu cât este mai mare numărul de incluziuni, cu atât este mai mare dimensiunea . În standardul GB/T 10561 „Determinarea conținutului de incluziuni nemetalice în oțel”, există și prevederi relevante pentru distanța dintre două incluziuni pentru a evita evaluarea greșită a incluziunilor multiple de același tip care apar în același câmp vizual.
Clasa A (sulfuri): O singură incluziune gri cu ductilitate ridicată și o gamă largă de rapoarte de formă, având în general capete rotunjite.