Что такое неметаллические включения

неметаллические включения

Полезное

Смотреть что такое «неметаллические включения» в других словарях:

Неметаллические включения — Неметаллические включения химические соединения металлов с неметаллами, находящиеся в стали и сплавах в виде отдельных фаз. Содержание 1 Источники образования включений … Википедия

неметаллические включения — Инородные образования в жидких и тв. металлах и сплавах — хим. соединения металлов с неметаллами. Н. в. классифицируют по хим., минералогам, составу, происхождению. По хим. составу н. в. подразделяют на: алюминатные (осн. составляющая… … Справочник технического переводчика

Неметаллические включения — в стали и сплавах, представляют собой главным образом химические соединения металлов с кислородом, серой, азотом и др. неизбежными неметаллическими примесями, присутствующие в виде обособленной фазы; Н. в. ухудшают качество металла, так… … Большая советская энциклопедия

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ — макро и микрочастицы в металлах и сплавах, гл. обр. оксиды, силикаты, сульфиды и нитриды, образующиеся в результате раскисления металла, размыва огнеупоров, окисления металла и попадающие в металл др. путями … Большой энциклопедический политехнический словарь

Включения — [inclusions] инородные твёрдые, жидкие и газообразные вещества (образования) в жидких и твёрдых металлах и сплавах, в смеси из металлических порошков и в компактных заготовках, в ферросплавах, в рудных материалах, в огнеупорных изделиях и других… … Энциклопедический словарь по металлургии

включения — Металлические и неметаллические элементы, которые присутствуют, но не специально добавлены или сохранены в металле. [РД 01.120.00 КТН 228 06] Тематики магистральный нефтепроводный транспорт … Справочник технического переводчика

газовые включения — [gaseous inclusions] образующиеся при кристаллизации металлов и сплавов несплошности, заполненные газом, обычно водородом. Зародышами газовых включений часто служат усадочные поры, которые заполняются газами, выделяющимися при кристаллизации из… … Энциклопедический словарь по металлургии

Шлаковые включения — Slag inclusions Шлаковые включения. (1) Шлак или включения, поглощенные металлом. (2) Неметаллические твердые материалы, попавшие в свариваемый металл или между свариваемым металлом и металлом шва. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под… … Словарь металлургических терминов

ЧЁРНЫЕ ПЯТНА — неметаллические включения с меньшей по сравнению с металлом плотностью, располагающиеся преимущественно на горизонтальных плоскостях, под стержнями и в верхних частях отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Состав включений… … Металлургический словарь

Источник

Неметаллические включения в стали

Содержание неметаллических включений в электростали незна­чительно и не превышает 0,05%. Однако они обладают совершенно отличными от основного металла физическими, механическими и химическими свойствами. Нарушая сплошность металла, неметал­лические включения вызывают местные концентрации напряжений, понижают пластические характеристики, ухудшают усталостную прочность и износостойкость. Содержание неметаллических вклю­чений в стали определяется концентрациями вредных примесей (О,S,N). Природа и форма неметаллических включений зависят от хи­мического состава стали и используемых для раскисления материа­лов. В стали, содержащей марганец, состав включений определяется равновесными концентрациями [Мп], [О], [S]. Включения состоят из оксидов (FеО и МпО) и сульфидов (FеS и МпS).

В кремниймарганцевой стали включения присутствуют в виде си­ликатов и сульфидов железа и марганца. Если в стали присутствует алюминий, то состав включений определяется его содержанием в ме­талле. При [Аl] ≤ 0,01….0,02% включения содержат, наряду с оксида­ми FeO и MnO, а также оксиды типа FeO•Al2O3, а при [Al] > 0,03…0,05% включения состоят преимущественно из глинозема и шпинели.

Сильные раскислители (алюминий, щелочноземельные металлы (ЩЗМ) — кальций, магний, барий и редкоземельные металлы (РЗМ) — церий, лантан и др.) образуют включения сложного состава. Возник­новение новой неметаллической фазы в гомогенном расплаве связа­но с преодолением энергии межфазного натяжения и образованием новой поверхности.

В условиях значительного пересыщения металла при избытке рас­кислителя образуются скопления мелких твердых включений оксида раскислителя. При недостатке раскислителя, т. е. при повышенном содержании кислорода, образуются жидкие продукты раскисления.

При совместном раскислении металла алюминием, марганцем и кремнием (АМС) образуются комплексные продукты раскисления, характеризуемые низкой температурой плавления. С учетом доста­точно быстрого распределения раскислителя из мест пересыщения по всему объему жидкого металла создаются условия для образова­ния различной формы твердых оксидных включений и жидких про­дуктов раскисления, называемых первичными неметаллическими включениями. При кристаллизации стали образуются так называемые вторичные включения.

Их образование обусловлено понижением тем­пературы металла и, как следствие этого, смещением равновесия рас кислитель—растворенный кислород в сторону образования оксидов. Удаление вторичных неметаллических включений затруднено, по сравнению с первичными, так как металл становится вязким, время для их всплывания весьма ограничено и они не успевают коагулиро­вать и увеличиться в размерах до оптимальных величин. Большинст­во вторичных включений остается в металле, поэтому снижения их содержания достигают обеспечением максимальной чистоты метал­ла по неметаллическим включениям перед разливкой и в процессе разливки.

Выявляемые в электростали неметаллические включения, как правило, имеют незначительные размеры (не более 30 мкм). При ковке или прокатке слитков и литых заготовок включения с низкой температурой плавления (силикаты марганца, сульфиды железа и марганца, оксисульфиды) вытягиваются в нитевидные включения разной толщины, повышая тем самым анизотропность механических свойств металла. Улучшение этого показателя достигают использова­нием в качестве раскислителей ЩЗМ и РМЗ, являющихся поверхно­стно-активными веществами, способствующими модификации (из­менению состава) и глобуляризации оксидных и сульфидных включе­ний. Обычно сталь сначала раскисляют алюминием, а затем — сплавами ЩЗМ и РЗМ.

Если в конструкционной стали 12ХНЗА, раскисленной только алюминием, включения строчечные, то после дополнительного рас­кисления металла в ковше силикокальцием они преимущественно глобулярные, имеющие состав СаО_m• Аl₂O₃. Перевод строчечных включений в глобулярные позволяет резко снизить пораженность металла волосовинами, повысить изотропность (однородность) ста­ли по ударной вязкости и пластичности. Однако для ряда сталей со­держание глобулярных включений в металле должно быть мини­мальным. Повышенная загрязненность подшипниковой стали глобулями отрицательно влияет на долговечность работы подшипников разного назначения. Для уменьшения загрязненности подшипнико­вой стали глобулярными включениями снижают основность извест­ково-силикатных шлаков, кроме того, несколько повышают окис- ленность металла ([О]

0,008%) и используют обработку расплава вне печи вакуумом.

Отрицательное влияние на свойства стали оказывают кристалли­ческие включения, например, нитриды, корунд. Еще более вредны­ми являются скопления неметаллических включений в металле в ви­де облака или роя, состоящего из мельчайших частиц. Они образуются в результате плохого раскисления металла алюминием и могут явояться причиной расслоения прокатных заготовок.

Неблагоприят­ным является расположение включений по границам зерен литой стали в виде цепочек, состоящих из сульфидов и оксисульфидов. По­вышенную загрязненность неметаллическими включениями наблю­дают в стали, имеющей относительно высокое содержание кислоро­да и серы. Чем больше кислорода и серы в стали, тем ниже ее качест­во, выше брак металлопроката по трещинам, волосовинам и ниже механические свойства.

Источник

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В СТАЛИ

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.

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.).

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 t_m

и плотность d неметаллических