一.O que são inclusões
As inclusões não metálicas são uma classe de componentes do aço que se formam durante a solidificação e resfriamento do aço e sofrem uma série de alterações durante o processamento a frio e a quente. De acordo com a sua origem, as inclusões são normalmente classificadas em duas categorias: estranhas e endógenas, podendo também ser classificadas de acordo com a sua capacidade de deformação, morfologia e distribuição. Esta seção apresenta principalmente a classificação por fonte. De acordo com a capacidade de deformação da atmosfera de inclusão não metálica, inclusão frágil Al2O3, inclusão plástica FeS, MnS e inclusão não deformante, SiO2. Classificação por morfologia e distribuição, Classe A, Classe B, Classe C, Classe D.
1. inclusão endógena
No processo de fundição do aço, a reação de desoxidação produzirá óxidos e outros produtos, caso esses produtos não surjam antes da solidificação do aço líquido, permanecerão no aço;
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
Os elementos de impureza como oxigênio, enxofre e nitrogênio dissolvidos no aço líquido são precipitados no resfriamento e solidificação, ou na solução sólida, e finalmente permanecem no lingote. Quase todos eles se transformam em óxidos, sulfetos, silicatos, etc. Esses compostos são chamados de inclusões endógenas.
1) Óxidos: Alumina comum, que é uma pequena inclusão quebradiça, insolúvel e de alta dureza, produzida quando o alumínio é desoxidado. Ele é quebrado durante o processamento a quente e, em seguida, as pequenas partículas são distribuídas em faixas ao longo da direção do processamento, às vezes em várias faixas paralelas. Esses óxidos em faixas reduzem significativamente a resistência à fadiga do aço.
2) Sulfeto: possui alta plasticidade em altas temperaturas, pode ser estendido com deformação durante o processamento a quente, possui uma ampla faixa de proporção de forma de uma única inclusão cinza, geralmente a extremidade é arredondada. Comuns são sulfeto ferroso, sulfeto de manganês, etc., o sulfeto reduz significativamente as propriedades transversais do aço.
3) Silicato: possui alta plasticidade em altas temperaturas, pode ser estendido ao longo da direção de processamento durante o processamento a quente, o formato é áspero, apresentando formato de fuso. A maioria deles são inclusões complexas.
4) nitreto: possui alto ponto de fusão e dureza, não se deforma durante o processamento a quente e apresenta formas geométricas quadradas ou regulares ao microscópio.
5) inclusões pontuais não deformáveis: ainda mantém uma forma redonda ou oval mais regular após o processamento a quente.
A distribuição das inclusões endógenas é relativamente uniforme e as partículas são pequenas, e a operação correta e medidas razoáveis de processo podem reduzir seu número e alterar sua composição, tamanho e distribuição, mas geralmente é inevitável.
2. Inclusão exógena
A escória suspensa na superfície do aço fundido no processo de fundição e vazamento, ou os materiais refratários ou outras inclusões que se desprendem da parede interna do forno de produção de aço, da ranhura de aço e da panela não são removidos a tempo antes da solidificação do aço fundido, e os materiais refratários misturados e as partículas de escória mudam constantemente em composição e estrutura por meio de reação química com o aço fundido e tornam-se inclusões estranhas no aço. É uma inclusão produzida pela interação entre metais e substâncias externas durante o processo de fundição.
As características gerais de tais inclusões são formato irregular, tamanho relativamente grande e irregulares, também conhecidas como inclusões grosseiras. Tais inclusões podem ser evitadas com operação adequada.
2.O efeito das inclusões não metálicas no aço
1. Desempenho do serviço
Inclusões não metálicas são distribuídas na matriz do metal, assim como muitos vazios de baixa resistência são distribuídos no metal, e esses vazios fluirão com a deformação do metal sob a ação de forças externas, e os vazios formados por não -as inclusões metálicas serão esticadas e estendidas para formar fissuras, afetando o desempenho do processo de fratura (plasticidade, tenacidade, desempenho à fadiga, etc.). As principais manifestações são:
Propriedades de fadiga ↓
Acredita-se geralmente que a inclusão é a origem da falha por fadiga do aço. Inclusões frágeis com força de ligação fraca e inclusões de grande tamanho e esféricas não deformáveis têm grande influência nas propriedades de fadiga, e quanto maior a resistência, maior o dano, conforme mostrado na FIG. 5. Para aço de alta resistência, se a superfície do membro estiver em boas condições de processamento, o início da trinca por inclusões torna-se o principal modo de trinca por fadiga. Inclusões de tamanho pequeno podem ter pouco efeito na formação de trincas, mas são benéficas para a propagação de trincas por fadiga.
Inclusões não metálicas são distribuídas na matriz do metal, assim como muitos vazios de baixa resistência são distribuídos no metal, e esses vazios fluirão com a deformação do metal sob a ação de forças externas, e os vazios formados por não -as inclusões metálicas serão esticadas e estendidas para formar fissuras, afetando o desempenho do processo de fratura (plasticidade, tenacidade, desempenho à fadiga, etc.). As principais manifestações são:
Propriedades de fadiga
Resistência ao impacto Plasticidade
A existência de inclusões não metálicas desempenha um papel importante na qualidade do aço e de seus produtos. A inclusão de sulfeto causa fragilidade do aço a quente. No estado frio do aço, essas inclusões afetam sua resistência e ductilidade. Algumas inclusões angulares duras obviamente reduzem a contração da seção do aço. Inclusões não metálicas têm maior impacto na resistência à tração do aço, excelente fratura de aço é fratura plástica, quando há inclusões na agregação de aço ou inclusões ao longo da distribuição do limite de grão, a fratura geralmente começa nesses locais, de modo que a resistência é drasticamente reduzido.
2. propriedade de processamento
1) No processo de forjamento e trabalho a frio, têmpera, aquecimento e soldagem, pois a inclusão destrói a continuidade da estrutura de aço, uma vez atingida a tensão de tração ou cisalhamento, o produto siderúrgico irá rachar ao longo da distribuição das inclusões.
2) A qualidade da superfície após a laminação e a rugosidade da superfície das peças após a retificação são reduzidas.
3.Força, influência de alongamento
When the inclusion particles are relatively large (>10μm), especialmente quando o teor de inclusão é baixo. A resistência ao escoamento e a resistência à tração do aço diminuem obviamente. Quando as partículas de inclusão são pequenas até um certo tamanho (< 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. Classificação quantitativa de inclusões não metálicas
Durante a classificação de inclusões não metálicas no aço, geralmente, equipamentos como microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e espectrômetro de energia serão utilizados para identificar os tipos de inclusões não metálicas no aço de acordo com as características ópticas e morfológicas dos não metálicos. inclusões e avaliar o nível de inclusões com referência aos padrões relevantes (geralmente de acordo com GB/T 10561-2005 "Determinação do conteúdo de inclusão não metálica no aço"), combinado com os resultados da análise qualitativa e quantitativa do espectro de composição de inclusão , determinar com precisão a composição e a fonte de inclusão, para a fundição contínua da siderurgia para melhorar o processo de produção, reduzir o número de inclusões prejudiciais, melhorar a pureza do aço e produzir aço de alta qualidade para fornecer uma base científica.
A determinação quantitativa é um dos itens de inspeção de rotina de aço de alta qualidade e aço de alta qualidade. Sob a condição de que o tipo de inclusões seja conhecido, o método padrão de comparação de classes é usado para avaliar a qualidade do aço.
O padrão GB/T {{0}} "Determinação do conteúdo de inclusão não metálica no aço" estipula que a área real é 0,5 mm2, e o campo de visão real é de 0,71 mm2 de campo quadrado de vista.
Classificação padrão JK: As inclusões são divididas em quatro tipos básicos A, B, C e D, que são sulfetos, alumina, silicatos e óxidos esféricos.
De acordo com a morfologia e distribuição das inclusões, os espectros padrão são divididos em cinco categorias: A, B, C, D e DS. Cada tipo de inclusões é dividido em 00,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3, num total de seis notas, quanto maior o número de notas, indicando quanto maior o número de inclusões, maior o tamanho . Na norma GB/T 10561 "Determinação do teor de inclusão não metálica no aço", também existem disposições relevantes para o espaçamento entre duas inclusões para evitar a avaliação errada de múltiplas inclusões do mesmo tipo que aparecem no mesmo campo de visão.
Classe A (sulfetos): Uma única inclusão cinza com alta ductilidade e uma ampla gama de relações de forma, geralmente com extremidades arredondadas.