Неметаллические включения в основном образуются из различных типов соединений неметаллических включений, образующихся в результате соответствующего увеличения констант равновесия соединений кислорода, серы и азота при конденсации жидкой стали. Продукт, образующийся в результате химической реакции, будем называть неметаллическими включениями, или сокращенно включениями. Хотя количество включений в стали невелико, оно плохо сказывается на качестве стальных материалов и изделий. С развитием современных технологий материаловедения требования к качеству стали становятся все более жесткими. Таким образом, углубленное обсуждение и исследование неметаллических включений будут иметь большое значение для идентификации материала, анализа разрушения продукта, анализа отходов и анализа отказов.

Источники неметаллических включений в стали

Образование включений в основном обусловлено рядом физико-химических реакций при плавлении и затвердевании. По источникам их можно разделить на эндогенные (внутренние) включения и экзогенные (внешние) включения.

Эндогенное включение

К эндогенным включениям относятся продукты, образующиеся в результате химической реакции, вызванной контактом между различными внутренними компонентами материала или между сталью и атмосферой и контейнером в печи во время плавки, разливки и конденсации стали, или зернистые вещества, выпадающие в осадок из-за уменьшение растворимости при снижении температуры конденсации жидкой стали.

Иностранное включение

Инородные включения также называются внешними включениями или случайными включениями. Это примесь, смешанная с расплавленной сталью вследствие отслаивания от оборудования или емкости в процессе плавильного и литейного производства. Кроме того, иногда из-за небрежности операции плавки огнеупорный кирпич растрескивается и отваливается от термического воздействия, образуя продукты с другими оксидами и превращаясь в инородные включения.

Влияние включений на качество стали

Вредность включений зависит от их количества, формы, размеров, распределения, температуры плавления и физико-химических свойств. Когда включение имеет свойство низкой температуры плавления, сталь будет давать термическую хрупкость и растрескиваться из-за ее плавления или размягчения при горячей деформации. При наличии в стали включений алюминия или других нитридов поверхностная твердость стали неравномерна, что приводит к трудностям при холодной обработке, резке и шлифовке. Когда включения в стали превышают норму, это создает большие трудности для термической обработки и процесса сварки, такие как неравномерная инфильтрация слоя химико-термической обработки, значительное снижение прочности или растрескивание сварных соединений при сварке и т. д.

Металлографическая идентификация включений

Помимо определения химического состава и кристаллической структуры включений, металлографический метод идентификации позволяет непосредственно наблюдать и идентифицировать морфологию, размер, количество, распределение и тип включений под оптическим металлографическим микроскопом. В то же время металлографический метод также отличается простотой эксплуатации и простотой реализации.

Перехват и подготовка металлографических проб

Для обеспечения того, чтобы отбираемая проба представляла результаты идентификации неметаллических включений, отбираемая часть должна соответствовать требованиям соответствующих технических условий. Для ковочной заготовки образцы могут быть взяты от центра к краю ковочной заготовки, например, головка, середина и хвостовая часть ковочной заготовки; Для проката и холоднотянутой стали целесообразно брать пробы вдоль осевой линии; Для закалки, ковки, горячей прокатки, штамповки, усталостного разрушения и т. д. образцы должны быть перехвачены в месте трещины и разрушения; Для деталей из специальной стали или изделий это может быть выполнено в соответствии с соответствующими стандартами.

При шлифовке образца используется металлографическая наждачная бумага от крупной до мелкой. Следующий процесс шлифования должен производиться перпендикулярно следу предыдущего процесса шлифования до тех пор, пока след шлифования не исчезнет. В процессе полировки используйте соответствующее давление, чтобы полирующая поверхность образца двигалась вперед и назад по радиусу полировального диска, а сам образец также должен непрерывно вращаться. Наконец, требуется, чтобы образец не травился в 100-кратном поле зрения, а его поверхность была без царапин, отслоений, водяных знаков, пятен, ровная и блестящая, как зеркало.

Тип и морфология включений

Сульфиды обладают высокой пластичностью, единичными включениями серого цвета с широким диапазоном соотношения морфологии (длина/ширина) и, как правило, имеют закругленные концы; Большинство частиц глинозема недеформированные, угловатые, с малым коэффициентом морфологии (как правило, < 3), черные или синие частицы располагаются в ряд вдоль направления прокатки (не менее трех частиц); Силикаты обладают высокой пластичностью, единичными включениями черного или темно-серого цвета с широким диапазоном соотношения морфологии (обычно ≥ 3) и обычно имеют острые углы на концах; Сферические оксиды недеформированные, угловатые или круглые, с небольшим коэффициентом морфологии (обычно < 3), черные или синие, неравномерно распределенные частицы; Форма одиночной сферической частицы круглая или приблизительно круглая, а диаметр ≥ 13 мкм.