СОСТАВЫ ВКЛЮЧЕНИЙ

 

Неметаллические включения — это химические соединения металлов с неметаллами, находящиеся в стали и сплавах в виде отдельных фаз. Обыч­но неметаллические включения клас­сифицируют по химическому и мине­ралогическому составам, стойкости и происхождению. В свою очередь, по химическому составу неметалличес­кие включения подразделяют на сле­дующие группы.

1. Оксиды (простые — FeO, MnO, Cr2O3, SiO2, A1203) ТiO2 и др.; сложные — FeO • Fe2O3, FeO • А12О3, Fe2O3•Al2O3, FeO•Cr2O3, MgO•Al2O3, 2CaO•SiO2, 2FeO•Si02, 2MnO • SiO2 и др.).

2 Сульфиды (простые — FeS, MnS, A12S3, CaS, MgS, Zr2S3, Ce2S3 и др.; сложные (оксисульфиды) — FeS • FeO, MnS • MnO, (Mn, Fe)S • FeO и др.).

3. Нитриды (простые — ZrN, TiN, AIM, CeN, NbN, VN и др.; сложные (карбонитриды) — Ti(C, N), Nb(C, N) и др.), которые встречаются в легиро-

ванных сталях, в состав которых вхо­дят сильные нитридообразующие эле­менты (титан, алюминий, ниобий, ва­надий, церий и др.).

4. Фосфиды (Fe3P, Fe2P, Mn5P2 и др.).

5. Карбиды (Fe3C, Mn3C, Со3С, Cr3C2, W2C, WC и др.).

6. Интерметаллиды.

Наибольшее количество включе­ний в стали приходится на долю окси­дов и сульфидов, так как содержание фосфора обычно низкое. Нитриды присутствуют только в специальных сталях, в состав которых входят эле­менты с высоким химическим срод­ством к азоту. По минералогическому составу кислородные включения де­лят на следующие основные группы: 1) свободные оксиды — FeO, MnO, Cr2O3, SiO2 (кварц), А12О3 (корунд) и др.; 2) шпинели — сложные оксиды, образованные двух- и трехвалентны­ми металлами типа Ме2+• Ме23+О42- , ферриты, хромиты, алюминаты (например, FeO • Fe2O3 — магнетит, FeO • Cr2O3 — хромит, FeO • А12О3 —герценит); 3) силикаты, присутствую­щие в стали в виде стекол, образован­ных чистым SiO2 или SiO2 с примеся­ми в нем оксидов железа, марганца, хрома, алюминия, вольфрама, а также кристаллических силикатов (орто- и метасиликатов) типа Me2SiO4 и MeO•SiO2, например Fe2SiO4 — файялит, Mn2SiO4 — тефроит, (Fe, Mg)2SiO4 — оливин, Ca(Fe, Mg) SiO4 — железис­тый монтичеллит, MnO • SiO2 — родо­нит и др.

Самую большую группу неметалли­ческих включений в стали составляют силикаты. В жидкой стали неметалли­ческие включения находятся в твер­дом или жидком состоянии в зависи­мости от их температуры плавления (табл. 13.1). По стойкости неметалли­ческие включения разделяют на ус­тойчивые и неустойчивые. К неустой­чивым относятся включения, которые растворяются в разбавленных кисло­тах (не более 10%-ной концентрации). Неустойчивыми являются сульфиды и оксиды железа, марганца, мелкие включения нитридов алюминия и др. Наиболее устойчивые включения — кварц SiO2, корунд А12О3, оксиды Сг2О3, ZrO2 и др., ряд шпинелей и нитридов, в том числе крупные вклю­чения нитрида алюминия, а также не­которые сульфиды и оксисульфиды РЗМ. В связи с тем что газовые вклю­чения в стали также являются неме­таллическими, включения типа окси­дов и сульфидов иногда называют шлаковыми.

В зависимости от размера различа­ют: 1) микровключения — обнаружи­ваются на шлифе только под микро­скопом при увеличении не менее 50 крат (обычно применяют увеличения от 100 до 600, а в некоторых случаях — до 1000 и даже 1500 крат); 2) макро­включения — видны в изломе или на поверхности стали (лучше полирован­ной) невооруженным глазом или при незначительном увеличении (при по­мощи лупы).

При металлографическом контроле имеется возможность установить ха­рактер расположения включений в металле. Контролер качества металла фиксирует в паспорте плавки наличие включений глобулярной формы, стро­чечных включений и т. п. В сталь могут попадать включения: 1) содержа­щиеся в шихтовых материалах — чугу­не и скрапе;

 

Таблица 13.1.Температура плавления tm

и плотность d неметаллических

включений при 20°С

Включения 'ш,, °С d, г/см3
Оксиды:    
FeO 5,8
Fe203 5,1-5,2
MnO 5,5
SiO2 2,2-2,6
MgO 3,5-3,7
ТЮ2 4,2
A1203 4,0
Cr203 5,0
ZrO2 5,75
Магнетит 4,9-5,9
FeO • Fe203    
Ферриты кальция:    
2CaO • Fe203
CaO • Fe2O3 4,68
Ортосиликат железа 4,35
2FeO • Si02    
Ортосиликат мар­ганца 2MnO • SiO2 3,95-4,12
Метасиликат мар- 3,58-3,70
ганца MnO • SiO2    
Силикаты железа 1180-1380 4,0-5,8
(< 40 % SiO2)    
Силикаты железа 1380-1700 2,3-4,0
(> 40 % Si02)    
Силикаты марганца 1210-1600 4,0-5,0
(15-50 % Si02)    
Силикаты глинозема 3,05
ALO, • SiO,    
(< 10 % А12Ь3)    
Сульфиды:    
FeS 4,5-4,9
MnS 3,8-4,0
Нитриды:    
VN 5,47-5,97
TiN 5,1-5,4
ZrN 6,93-7,10
Фосфиды, Fe2P 6,74-7,13

 

2) из огнеупорной футе­ровки печи, желоба, ковша и т. п. как результат «вымывания» от механичес­кого воздействия металла; 3) образо­вавшиеся в течение технологического процесса плавки: при взаимодействии металла со шлаком (например, при переходе кислорода или серы из шла­ка в металл); в момент введения в ме­талл раскислителей или легирующих элементов; выделения из металла при кристаллизации стали вследствие уменьшения их растворимости при понижении температуры. Практика показывает, что последний фактор в большинстве случаев является основ­ным. Лишь в некоторых случаях: при плохом состоянии футеровки агрегата или отсутствии контроля за состояни­ем футеровки ковша, желоба и т. д. — доля внесенных таким образом вклю­чений становится заметной; эти вклю­чения можно легко отличить под мик­роскопом по их относительно боль­шим размерам и по виду. Включений, вносимых шихтой, обычно немного, и они сравнительно легко удаляются в первые периоды плавки. Неметалли­ческие включения, образующиеся в результате реакций, протекающих в жидком или затвердевающем металле, называют природными или эндогенны­ми; случайные, посторонние включе­ния называют экзогенными. Строгое соблюдение правил ухода за футеров­кой и правильная технология ведения плавки обеспечивают получение ме­талла с незначительным количеством включений, гарантируют изменение в желательном направлении состава включений, а также успешное удале­ние образовавшихся включений в шлак. Обычно в стали массовое содер­жание включений составляет 0,01— 0,02 %, причем их количество и состав определяются типом процесса, каче­ством шихтовых материалов и приня­той технологией производства.

 

 








Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 760;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.