一.Hva er inkluderinger
Ikke-metalliske inneslutninger er en klasse av komponenter i stål, som dannes under størkning og avkjøling av stål, og gjennomgår en rekke endringer under kald og varm prosessering. I henhold til deres opprinnelse er inneslutninger vanligvis klassifisert i to kategorier: fremmede og endogene, og kan også klassifiseres i henhold til deres deformasjonskapasitet, morfologi og distribusjon. Denne delen introduserer hovedsakelig klassifiseringen etter kilde. I henhold til deformeringsevnen til ikke-metallisk inklusjonsatmosfære, sprø inkludering Al2O3, plastisk inkludering FeS,MnS og ikke-deformerende inkludering,SiO2. Klassifisering etter morfologi og distribusjon, Klasse A, Klasse B, Klasse C, Klasse D.
1.endogen inkludering
I prosessen med stålsmelting vil deoksidasjonsreaksjonen produsere oksider og andre produkter, hvis disse produktene ikke dukker opp før størkningen av flytende stål, vil forbli i stålet;
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
Urenhetselementene som oksygen, svovel og nitrogen oppløst i det flytende stålet utfelles i kjølingen og størkningen, eller i den faste løsningen, og blir til slutt værende i barren. Nesten alle blir oksider, sulfider, silikater osv. Disse forbindelsene kalles endogene inneslutninger.
1) Oksider: Vanlig alumina, som er en liten uoppløselig, høy hardhet sprø inkludering som produseres når aluminium deoksideres. Det brytes opp under varmbearbeiding, og deretter blir de små partiklene fordelt i bånd langs prosesseringsretningen, noen ganger flere bånd parallelt. Disse båndede oksidene reduserer utmattelsesstyrken til stål betydelig.
2) Sulfid: har høy plastisitet ved høye temperaturer, kan utvides med deformasjon under varmbehandling, har et bredt spekter av formforhold av en enkelt grå inkludering, vanligvis er enden avrundet. Vanlige er jernholdig sulfid, mangansulfid, etc., sulfid reduserer stålets tverrgående egenskaper betydelig.
3) Silikat: har høy plastisitet ved høye temperaturer, kan forlenges langs behandlingsretningen under varmbehandling, formen er grov, viser en spindelform. De fleste av dem er komplekse inneslutninger.
4) nitrid: det har et høyt smeltepunkt og hardhet, deformeres ikke under varmbehandling og viser kvadratiske eller vanlige geometriske former under mikroskopet.
5) flekklignende ikke-deformerbare inneslutninger: den opprettholder fortsatt en mer regelmessig rund eller oval form etter varmbehandling.
Fordelingen av endogene inneslutninger er relativt jevn, og partiklene er små, og riktig drift og rimelige prosesstiltak kan redusere antallet og endre sammensetningen, størrelsen og distribusjonen, men det er generelt uunngåelig.
2. Eksogen inkludering
Slaggen som er suspendert på overflaten av smeltet stål i prosessen med smelting og støping, eller de ildfaste materialene eller andre inneslutninger som spretter av den indre veggen av stålfremstillingsovnen, stålsporet og øsen fjernes ikke i tide før størkningen av smeltet stål, og de blandede ildfaste materialene og slaggpartiklene endres stadig i sammensetning og struktur gjennom kjemisk reaksjon med smeltet stål, og blir fremmede inneslutninger i stål. Det er en inkludering produsert av samspillet mellom metaller og eksterne stoffer under smelteprosessen.
De generelle egenskapene til slike inneslutninger er uregelmessig form, relativt stor størrelse og uregelmessig, også kjent som grove inneslutninger. Slike inneslutninger kan unngås med riktig drift.
2. Effekten av ikke-metalliske inneslutninger på stål
1. Tjenesteytelse
Ikke-metalliske inneslutninger er fordelt i metallmatrisen, akkurat som mange hulrom med lav styrke er fordelt i metallet, og disse hulrommene vil flyte med deformasjonen av metallet under påvirkning av ytre krefter, og hulrommene dannet av ikke -metalliske inneslutninger vil bli strukket og utvidet for å danne sprekker, så det vil påvirke ytelsen til bruddprosessen (plastisitet, seighet, utmattelsesytelse, etc.). De viktigste manifestasjonene er:
Tretthetsegenskaper ↓
Det antas generelt at inkludering er opphavet til ståltretthetssvikt. Sprø inneslutninger med svak bindekraft og stor størrelse og sfæriske ikke-deformerbare inneslutninger har stor innflytelse på utmattingsegenskapene, og jo høyere styrke, desto større skade, som vist i fig. 5. For høyfast stål, hvis overflaten av elementet er i god bearbeidingstilstand, blir sprekkinitieringen fra inneslutninger den viktigste utmattelsessprekken. Inneslutninger av små størrelser kan ha liten effekt på sprekkdannelse, men er gunstige for utmattelsessprekker.
Ikke-metalliske inneslutninger er fordelt i metallmatrisen, akkurat som mange hulrom med lav styrke er fordelt i metallet, og disse hulrommene vil flyte med deformasjonen av metallet under påvirkning av ytre krefter, og hulrommene dannet av ikke -metalliske inneslutninger vil bli strukket og utvidet for å danne sprekker, så det vil påvirke ytelsen til bruddprosessen (plastisitet, seighet, utmattelsesytelse, etc.). De viktigste manifestasjonene er:
Tretthetsegenskaper
Slagfasthet Plastisitet
Eksistensen av ikke-metalliske inneslutninger spiller en viktig rolle i kvaliteten på stål og dets produkter. Sulfid inkludering forårsaker varm sprøhet av stål. I kald tilstand av stål påvirker disse inneslutningene dets styrke og duktilitet. Noen harde kantete inneslutninger reduserer åpenbart seksjonskrympingen av stål. Ikke-metalliske inneslutninger har større innvirkning på strekkfastheten til stål, utmerket stålbrudd er plastisk brudd, når det er inneslutninger i stålaggregering eller inneslutninger langs korngrensefordelingen starter bruddet ofte fra disse stedene, slik at styrken er kraftig redusert.
2.behandling eiendom
1) I prosessen med smiing og kaldbearbeiding, quenching oppvarming og sveising, fordi inneslutningen ødelegger kontinuiteten til stålkonstruksjonen, når strekkspenningen eller skjærspenningen, vil stålproduktet sprekke langs fordelingen av inneslutningene.
2) Overflatekvaliteten etter valsing og overflateruheten til delene etter sliping reduseres.
3. Styrke, forlengelsespåvirkning
When the inclusion particles are relatively large (>10μm), spesielt når inklusjonsinnholdet er lavt. Stålets flytegrense og strekkfasthet er åpenbart redusert. Når inkluderingspartiklene er små til en viss størrelse (< 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 vurdering av ikke-metalliske inneslutninger
Under graderingen av ikke-metalliske inneslutninger i stål, vil generelt utstyr som optisk mikroskopi, skanningelektronmikroskopi og energispektrometer bli brukt til å identifisere typene ikke-metalliske inneslutninger i stål i henhold til de optiske og morfologiske egenskapene til ikke-metalliske inkluderinger, og evaluer nivået av inkluderinger med referanse til relevante standarder (generelt i henhold til GB/T 10561-2005 "Bestemmelse av ikke-metallisk inklusjonsinnhold i stål"), kombinert med de kvalitative og kvantitative analyseresultatene av inklusjonssammensetningsspekteret , nøyaktig bestemme sammensetningen og kilden til inkludering, for stålproduksjon kontinuerlig støping for å forbedre produksjonsprosessen, redusere antall skadelige inneslutninger, forbedre renheten til stål og produsere høykvalitetsstål for å gi et vitenskapelig grunnlag.
Kvantitativ bestemmelse er en av de rutinemessige inspeksjonselementene av høykvalitetsstål og høykvalitetsstål. Under forutsetning av at typen inneslutninger er kjent, brukes standardkvalitetssammenligningsmetoden for å bedømme kvaliteten på stål.
Standard GB/T {{0}} "Bestemmelse av ikke-metallisk inneslutningsinnhold i stål" fastsetter at det faktiske området er 0,5 mm2, og det faktiske synsfeltet er 0,71 mm2 kvadratfelt av utsikten.
JK standardvurdering: Inneslutninger er delt inn i fire grunnleggende typer A, B, C og D, som er sulfider, alumina, silikater og sfæriske oksider.
I henhold til morfologien og distribusjonen av inklusjoner er standardspektrene delt inn i fem kategorier: A, B, C, D og DS. Hver type inkluderinger er delt inn i 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, totalt seks karakterer, jo større antall karakterer, noe som indikerer at jo større antall inkluderinger, jo større er størrelsen . I GB/T 10561 "Bestemmelse av ikke-metallisk inneslutningsinnhold i stål" er det også relevante bestemmelser for avstanden mellom to inneslutninger for å unngå feil vurdering av flere inneslutninger av samme type som vises i samme synsfelt.
Klasse A (sulfider): En enkelt grå inkludering med høy duktilitet og et bredt spekter av formforhold, vanligvis med avrundede ender.