一.Wat zijn insluitsels
Niet-metalen insluitsels zijn een klasse componenten in staal, die worden gevormd tijdens het stollen en afkoelen van staal, en die een reeks veranderingen ondergaan tijdens koude en warme verwerking. Op basis van hun oorsprong worden insluitsels gewoonlijk ingedeeld in twee categorieën: vreemd en endogeen, en kunnen ze ook worden geclassificeerd op basis van hun vervormingsvermogen, morfologie en verspreiding. In dit gedeelte wordt voornamelijk de indeling naar bron geïntroduceerd. Volgens het vervormende vermogen van de niet-metalen insluitingsatmosfeer, brosse insluiting Al2O3, plastic insluiting FeS, MnS en niet-vervormende insluiting, SiO2. Classificatie op basis van morfologie en verspreiding, klasse A, klasse B, klasse C, klasse D.
1. endogene inclusie
Tijdens het smelten van staal zal de deoxidatiereactie oxiden en andere producten produceren. Als deze producten niet ontstaan vóór het stollen van vloeibaar staal, zullen ze in het staal achterblijven;
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
De onzuiverheidselementen zoals zuurstof, zwavel en stikstof opgelost in het vloeibare staal worden neergeslagen tijdens het afkoelen en stollen, of in de vaste oplossing, en blijven uiteindelijk in de staaf achter. Bijna allemaal worden ze oxiden, sulfiden, silicaten, enz. Deze verbindingen worden endogene insluitsels genoemd.
1) Oxiden: Gewoon aluminiumoxide, een kleine, onoplosbare, brosse insluiting met hoge hardheid die ontstaat wanneer aluminium wordt gedeoxideerd. Het wordt tijdens de hete verwerking opgebroken en vervolgens worden de kleine deeltjes in banden langs de verwerkingsrichting verdeeld, soms meerdere banden parallel. Deze gestreepte oxiden verminderen de vermoeiingssterkte van staal aanzienlijk.
2) Sulfide: heeft een hoge plasticiteit bij hoge temperaturen, kan worden uitgebreid met vervorming tijdens warme verwerking, heeft een breed scala aan vormverhoudingen van een enkele grijze insluitsel, over het algemeen is het uiteinde afgerond. Veel voorkomend zijn ferro-sulfide, mangaansulfide, enz., Sulfide vermindert de transversale eigenschappen van staal aanzienlijk.
3) Silicaat: heeft een hoge plasticiteit bij hoge temperaturen, kan tijdens warme verwerking in de verwerkingsrichting worden uitgebreid, de vorm is ruw en vertoont een spilvorm. De meeste van hen zijn complexe insluitsels.
4) nitride: het heeft een hoog smeltpunt en een hoge hardheid, vervormt niet tijdens hete verwerking en vertoont vierkante of regelmatige geometrische vormen onder de microscoop.
5) vlekvormige, niet-vervormbare insluitsels: het behoudt na warme verwerking nog steeds een meer regelmatige ronde of ovale vorm.
De verdeling van endogene insluitsels is relatief uniform, en de deeltjes zijn klein, en de juiste werking en redelijke procesmaatregelen kunnen het aantal ervan verminderen en de samenstelling, grootte en verdeling ervan veranderen, maar het is over het algemeen onvermijdelijk.
2.Exogene inclusie
De slak die tijdens het smelten en gieten op het oppervlak van gesmolten staal is gesuspendeerd, of de vuurvaste materialen of andere insluitsels die van de binnenwand van de staaloven, de staalgroef en de gietpan afspatten, worden niet tijdig verwijderd voordat het gesmolten staal is gestold, en de gemengde vuurvaste materialen en slakdeeltjes veranderen voortdurend van samenstelling en structuur door chemische reactie met gesmolten staal, en worden vreemde insluitsels in staal. Het is een insluiting die ontstaat door de interactie tussen metalen en externe stoffen tijdens het smeltproces.
De algemene kenmerken van dergelijke insluitsels zijn een onregelmatige vorm, relatief grote afmetingen en onregelmatig, ook wel grove insluitsels genoemd. Dergelijke insluitsels kunnen worden vermeden als ze op de juiste manier worden gebruikt.
2. Het effect van niet-metalen insluitsels op staal
1.Serviceprestaties
Niet-metalen insluitsels zijn verspreid in de matrix van het metaal, net zoals veel holtes met een lage sterkte in het metaal zijn verdeeld, en deze holtes zullen vloeien met de vervorming van het metaal onder invloed van externe krachten, en de holtes gevormd door niet-metalen -metalen insluitsels zullen worden uitgerekt en uitgebreid om scheuren te vormen, waardoor de prestaties van het breukproces zullen worden beïnvloed (plasticiteit, taaiheid, vermoeidheidsprestaties, enz.). De belangrijkste manifestaties zijn:
Vermoeiingseigenschappen ↓
Algemeen wordt aangenomen dat insluiting de oorzaak is van het falen van staalmoeheid. Brosse insluitsels met een zwakke bindkracht en bolvormige, niet-vervormbare insluitsels van grote omvang hebben grote invloed op de vermoeiingseigenschappen, en hoe hoger de sterkte, hoe groter de schade, zoals weergegeven in FIG. 5. Als het oppervlak van het onderdeel zich in een goede verwerkingsconditie bevindt, wordt bij hogesterktestaal het ontstaan van scheuren door insluitsels de belangrijkste vorm van vermoeiingsscheuren. Kleine insluitsels hebben mogelijk weinig effect op de scheurvorming, maar zijn gunstig voor de voortplanting van vermoeiingsscheuren.
Niet-metalen insluitsels zijn verspreid in de matrix van het metaal, net zoals veel holtes met een lage sterkte in het metaal zijn verdeeld, en deze holtes zullen vloeien met de vervorming van het metaal onder invloed van externe krachten, en de holtes gevormd door niet-metalen -metalen insluitsels zullen worden uitgerekt en uitgebreid om scheuren te vormen, waardoor de prestaties van het breukproces zullen worden beïnvloed (plasticiteit, taaiheid, vermoeidheidsprestaties, enz.). De belangrijkste manifestaties zijn:
Vermoeidheidseigenschappen
Slagvastheid Plasticiteit
Het bestaan van niet-metalen insluitsels speelt een belangrijke rol in de kwaliteit van staal en zijn producten. Sulfide-insluiting veroorzaakt hete brosheid van staal. In de koude toestand van staal beïnvloeden deze insluitsels de sterkte en ductiliteit ervan. Sommige harde hoekige insluitsels verminderen duidelijk de sectiekrimp van staal. Niet-metalen insluitsels hebben een grotere invloed op de treksterkte van staal. Uitstekende staalbreuk is plastische breuk. Wanneer er insluitsels zijn in de staalaggregatie of insluitsels langs de korrelgrensverdeling, begint de breuk vaak vanaf deze plaatsen, zodat de sterkte is sterk verminderd.
2. verwerkingseigenschap
1) Tijdens het smeden en koud bewerken, blussen, verwarmen en lassen, omdat de insluiting de continuïteit van de staalconstructie vernietigt, zal het staalproduct, zodra de trekspanning of schuifspanning is bereikt, barsten langs de verdeling van de insluitsels.
2) De oppervlaktekwaliteit na het walsen en de oppervlakteruwheid van de onderdelen na het slijpen worden verminderd.
3. Sterkte, verlengingsinvloed
When the inclusion particles are relatively large (>10μm), vooral als het insluitingsgehalte laag is. De vloeigrens en treksterkte van staal zijn duidelijk verminderd. Wanneer de insluitingsdeeltjes klein zijn tot een bepaalde grootte (< 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. Kwantitatieve beoordeling van niet-metalen insluitsels
Tijdens het beoordelen van niet-metalen insluitsels in staal zal over het algemeen apparatuur zoals optische microscopie, scanning-elektronenmicroscopie en energiespectrometer worden gebruikt om de soorten niet-metalen insluitsels in staal te identificeren op basis van de optische en morfologische kenmerken van niet-metalen. insluitsels, en evalueer het niveau van insluitsels met verwijzing naar relevante normen (in het algemeen volgens GB/T 10561-2005 "Bepaling van niet-metaalachtige insluitingsinhoud in staal"), gecombineerd met de kwalitatieve en kwantitatieve analyseresultaten van het spectrum van de insluitingssamenstelling , nauwkeurig de samenstelling en bron van opname bepalen, voor continugieten van staal om het productieproces te verbeteren, het aantal schadelijke insluitsels te verminderen, de zuiverheid van staal te verbeteren en hoogwaardig staal te produceren om een wetenschappelijke basis te bieden.
Kwantitatieve bepaling is een van de routinematige inspectie-items van hoogwaardig staal en hoogwaardig staal. Op voorwaarde dat het type insluitsels bekend is, wordt de standaardmethode voor het vergelijken van staalsoorten gebruikt om de kwaliteit van staal te beoordelen.
De standaard GB/T {{0}} "Bepaling van het gehalte aan niet-metallische insluitsels in staal" bepaalt dat het werkelijke gebied 0,5 mm2 is en het werkelijke gezichtsveld een vierkant veld van 0,71 mm2 is van uitzicht.
JK-standaardclassificatie: Insluitsels zijn onderverdeeld in vier basistypen A, B, C en D, namelijk sulfiden, aluminiumoxide, silicaten en bolvormige oxiden.
Volgens de morfologie en distributie van insluitsels zijn de standaardspectra onderverdeeld in vijf categorieën: A, B, C, D en DS. Elk type insluitsels is verdeeld in 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, een totaal van zes cijfers, hoe groter het aantal cijfers, wat aangeeft hoe groter het aantal insluitsels, hoe groter de omvang . In de norm GB/T 10561 "Bepaling van het gehalte aan niet-metallische insluitsels in staal" zijn er ook relevante bepalingen voor de afstand tussen twee insluitsels om de verkeerde beoordeling te voorkomen van meerdere insluitsels van hetzelfde type die in hetzelfde gezichtsveld verschijnen.
Klasse A (sulfiden): Een enkele grijze insluitsel met hoge ductiliteit en een breed scala aan vormverhoudingen, doorgaans met afgeronde uiteinden.