一.Cosa sono le inclusioni
Le inclusioni non metalliche sono una classe di componenti dell'acciaio, che si formano durante la solidificazione e il raffreddamento dell'acciaio e subiscono una serie di cambiamenti durante la lavorazione a freddo e a caldo. In base alla loro origine, le inclusioni vengono solitamente classificate in due categorie: estranee ed endogene, e possono essere classificate anche in base alla loro capacità deformativa, morfologia e distribuzione. Questa sezione introduce principalmente la classificazione per fonte. In base alla capacità di deformazione dell'atmosfera con inclusioni non metalliche, inclusione fragile Al2O3, inclusione plastica FeS,MnS e inclusione non deformabile,SiO2. Classificazione per morfologia e distribuzione, Classe A, Classe B, Classe C, Classe D.
1.inclusione endogena
Nel processo di fusione dell'acciaio, la reazione di disossidazione produrrà ossidi e altri prodotti, se questi prodotti non emergono prima della solidificazione dell'acciaio liquido, rimarranno nell'acciaio;
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
Gli elementi impuri come ossigeno, zolfo e azoto disciolti nell'acciaio liquido vengono precipitati nel raffreddamento e solidificazione, oppure nella soluzione solida, e infine rimangono nel lingotto. Quasi tutti diventano ossidi, solfuri, silicati, ecc. Questi composti sono chiamati inclusioni endogene.
1) Ossidi: allumina comune, che è una piccola inclusione fragile, insolubile e ad elevata durezza, prodotta quando l'alluminio viene disossidato. Durante la lavorazione a caldo viene frantumato e poi le piccole particelle vengono distribuite in fasce lungo la direzione di lavorazione, talvolta in più fasce in parallelo. Questi ossidi fasciati riducono significativamente la resistenza alla fatica dell'acciaio.
2) Solfuro: ha un'elevata plasticità alle alte temperature, può essere allungato con deformazione durante la lavorazione a caldo, ha un ampio range di rapporti di forma di una singola inclusione grigia, generalmente l'estremità è arrotondata. Comuni sono il solfuro ferroso, il solfuro di manganese, ecc., Il solfuro riduce significativamente le proprietà trasversali dell'acciaio.
3) Silicato: ha elevata plasticità alle alte temperature, può estendersi lungo la direzione di lavorazione durante la lavorazione a caldo, la forma è ruvida, presentando una forma a fuso. La maggior parte di essi sono inclusioni complesse.
4) nitruro: ha punto di fusione e durezza elevati, non si deforma durante la lavorazione a caldo e al microscopio presenta forme geometriche squadrate o regolari.
5) inclusioni maculate indeformabili: mantiene comunque una forma tonda o ovale più regolare dopo la lavorazione a caldo.
La distribuzione delle inclusioni endogene è relativamente uniforme e le particelle sono piccole e il corretto funzionamento e misure di processo ragionevoli possono ridurne il numero e modificarne la composizione, le dimensioni e la distribuzione, ma generalmente è inevitabile.
2.Inclusione esogena
Le scorie sospese sulla superficie dell'acciaio fuso nel processo di fusione e colata, o i materiali refrattari o altre inclusioni che si staccano dalla parete interna del forno di produzione dell'acciaio, della scanalatura dell'acciaio e della siviera non vengono rimossi in tempo prima della solidificazione dell'acciaio fuso, e i materiali refrattari misti e le particelle di scorie vengono costantemente modificati nella composizione e nella struttura attraverso la reazione chimica con l'acciaio fuso e diventano inclusioni estranee nell'acciaio. È un'inclusione prodotta dall'interazione tra metalli e sostanze esterne durante il processo di fusione.
Le caratteristiche generali di tali inclusioni sono forma irregolare, dimensioni relativamente grandi e irregolari, note anche come inclusioni grossolane. Tali inclusioni possono essere evitate con un funzionamento corretto.
2.L'effetto delle inclusioni non metalliche sull'acciaio
1. Prestazioni del servizio
Le inclusioni non metalliche sono distribuite nella matrice del metallo, così come nel metallo sono distribuiti molti vuoti a bassa resistenza, e questi vuoti coleranno con la deformazione del metallo sotto l'azione di forze esterne, e i vuoti formati da non -le inclusioni metalliche verranno allungate ed estese fino a formare fessure, quindi influenzeranno le prestazioni del processo di frattura (plasticità, tenacità, prestazioni a fatica, ecc.). Le principali manifestazioni sono:
Proprietà a fatica ↓
Si ritiene generalmente che l’inclusione sia l’origine della rottura per fatica dell’acciaio. Le inclusioni fragili con debole forza legante e inclusioni di grandi dimensioni e sferiche non deformabili hanno una grande influenza sulle proprietà di fatica, e maggiore è la resistenza, maggiore è il danno, come mostrato in FIG. 5. Per l'acciaio ad alta resistenza, se la superficie dell'elemento è in buone condizioni di lavorazione, l'innesco della cricca da inclusioni diventa la principale modalità di fessurazione per fatica. Le inclusioni di piccole dimensioni possono avere scarso effetto sulla formazione di cricche, ma sono vantaggiose per la propagazione delle cricche da fatica.
Le inclusioni non metalliche sono distribuite nella matrice del metallo, così come nel metallo sono distribuiti molti vuoti a bassa resistenza, e questi vuoti coleranno con la deformazione del metallo sotto l'azione di forze esterne, e i vuoti formati da non -le inclusioni metalliche verranno allungate ed estese fino a formare fessure, quindi influenzeranno le prestazioni del processo di frattura (plasticità, tenacità, prestazioni a fatica, ecc.). Le principali manifestazioni sono:
Proprietà di fatica
Resistenza all'urto Plasticità
L'esistenza di inclusioni non metalliche gioca un ruolo importante nella qualità dell'acciaio e dei suoi prodotti. L'inclusione di solfuro provoca la fragilità a caldo dell'acciaio. Allo stato freddo dell'acciaio, queste inclusioni ne influenzano la resistenza e la duttilità. Alcune inclusioni angolari dure riducono ovviamente il ritiro della sezione dell'acciaio. Le inclusioni non metalliche hanno un impatto maggiore sulla resistenza alla trazione dell'acciaio, un'eccellente frattura dell'acciaio è una frattura plastica, quando ci sono inclusioni nell'aggregazione dell'acciaio o inclusioni lungo la distribuzione dei bordi dei grani, la frattura spesso inizia da questi punti, in modo che la resistenza sia drasticamente ridotto.
2.proprietà di elaborazione
1) Nel processo di forgiatura e lavorazione a freddo, tempra di riscaldamento e saldatura, poiché l'inclusione distrugge la continuità della struttura in acciaio, una volta superata la sollecitazione di trazione o di taglio, il prodotto in acciaio si spezzerà lungo la distribuzione delle inclusioni.
2) La qualità della superficie dopo la laminazione e la rugosità superficiale delle parti dopo la rettifica vengono ridotte.
3. Forza, influenza sull'allungamento
When the inclusion particles are relatively large (>10μm), soprattutto quando il contenuto di inclusioni è basso. Ovviamente il carico di snervamento e la resistenza alla trazione dell'acciaio diminuiscono. Quando le particelle di inclusione sono piccole fino a una certa dimensione (< 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. Valutazione quantitativa delle inclusioni non metalliche
Durante la classificazione delle inclusioni non metalliche nell'acciaio, in genere verranno utilizzate apparecchiature come la microscopia ottica, la microscopia elettronica a scansione e lo spettrometro di energia per identificare i tipi di inclusioni non metalliche nell'acciaio in base alle caratteristiche ottiche e morfologiche delle inclusioni non metalliche. inclusioni e valutare il livello di inclusioni con riferimento agli standard pertinenti (generalmente secondo GB/T 10561-2005 "Determinazione del contenuto di inclusioni non metalliche nell'acciaio"), combinato con i risultati dell'analisi qualitativa e quantitativa dello spettro della composizione delle inclusioni , determinare con precisione la composizione e la fonte di inclusione, per la colata continua della produzione dell'acciaio per migliorare il processo di produzione, ridurre il numero di inclusioni dannose, migliorare la purezza dell'acciaio e produrre acciaio di alta qualità per fornire una base scientifica.
La determinazione quantitativa è uno degli elementi di ispezione di routine dell'acciaio di alta qualità e dell'acciaio di alta qualità. A condizione che sia noto il tipo di inclusioni, per giudicare la qualità dell'acciaio viene utilizzato il metodo di confronto dei gradi standard.
Lo standard GB/T {{0}} "Determinazione del contenuto di inclusioni non metalliche nell'acciaio" stabilisce che l'area effettiva è 0,5 mm2 e il campo visivo effettivo è un campo quadrato di 0,71 mm2 di vista.
Classificazione standard JK: le inclusioni sono divise in quattro tipi base A, B, C e D, che sono solfuri, allumina, silicati e ossidi sferici.
Secondo la morfologia e la distribuzione delle inclusioni, gli spettri standard sono divisi in cinque categorie: A, B, C, D e DS. Ogni tipo di inclusioni è diviso in 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, per un totale di sei gradi, maggiore è il numero di gradi, indicando maggiore è il numero di inclusioni, maggiore è la dimensione . Nello standard GB/T 10561 "Determinazione del contenuto di inclusioni non metalliche nell'acciaio", ci sono anche disposizioni rilevanti per la spaziatura tra due inclusioni per evitare la valutazione errata di più inclusioni dello stesso tipo che appaiono nello stesso campo visivo.
Classe A (solfuri): una singola inclusione grigia con elevata duttilità e un'ampia gamma di rapporti di forma, generalmente con estremità arrotondate.