Nekovové inkluze

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 13. září 2014; kontroly vyžadují 9 úprav .

Nekovové vměstky  - chemické sloučeniny kovů s nekovy , umístěné v oceli a slitinách ve formě oddělených fází.

Zdroje vzniku inkluzí

Nekovové vměstky vznikají v důsledku řady fyzikálních a chemických jevů vyskytujících se v roztaveném a tuhnoucím kovu při jeho výrobě.

Všechny nekovové vměstky vzniklé v důsledku určitých reakcí , které probíhají v procesu výroby kovů, se obvykle nazývají přírodní. Patří mezi ně oxidy , sulfidy , nitridy a fosfidy .

Kromě přírodních vměstků obsahuje kov také částice strusky , žáruvzdorných materiálů, formovacích materiálů, tedy těch látek, se kterými je kov při výrobě v přímém kontaktu. Tento druh nekovových vměstků se nazývá vnější neboli náhodné.

Převážnou část vměstků v kovu redukčního tavení tvoří vměstky vzniklé v důsledku snížení rozpustnosti nečistot při ochlazování a tuhnutí kovu . Kromě přírodních vměstků jsou v redukčním tavném kovu přítomny také cizí vměstky .

Moderní úroveň technologie výroby oceli umožňuje z velké části odstranit různé vměstky z kovu . Jejich celkový obsah se však v různých ocelích značně liší a významně ovlivňuje vlastnosti kovu .

Klasifikace nekovových vměstků

Nekovové vměstky se dělí podle chemického a mineralogického složení, trvanlivosti a původu. Podle chemického složení jsou nekovové inkluze rozděleny do následujících skupin:

  1. oxidy (jednoduché - FeO, MnO, Cr 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 atd.; komplexní - FeO Fe 2 O 3 , FeO Al 2 O 3 , FeO Cr 2 O 3 , MgO Al 2 03, 2FeO Si02 , atd .) ;
  2. sulfidy (jednoduché - FeS, MnS, Al 2 S 3 , CaS, MgS, Zr 2 S 3 aj.; komplexní - FeS FeO, MnS MnO aj.);
  3. nitridy (jednoduché - ZrN, TiN, AlN, CeN atd.; komplexní - Nb (C, N), V (c, N) atd.), které se nacházejí v legovaných ocelích , které mají ve svém složení silné nitridotvorné prvky : titan , hliník , vanad , cer atd.;
  4. fosfidy (Fe3P , Fe2P atd .)
  5. silikáty

Největší počet inkluzí v kovech jsou oxidy a sulfidy , protože obsah fosforu je nízký. Nitridy jsou obvykle přítomny ve speciálních ocelích obsahujících prvky s vysokou afinitou k dusíku .

Podle mineralogického složení se kyslíkové inkluze dělí do následujících hlavních skupin:

  1. volné oxidy  - FeO, MnO, Cr 2 O 3 , SiO 2 ( křemen ), Al 2 O 3 ( korund ) atd.;
  2. spinely  jsou komplexní oxidy tvořené dvěma a trojmocnými kovy. Do této skupiny patří ferity, chromity a hlinitany.
  3. silikáty přítomné v oceli ve formě skel tvořených čistým SiO 2 nebo SiO 2 s nečistotami oxidů železa, manganu, chrómu, hliníku, wolframu, jakož i krystalických silikátů. Silikáty tvoří největší skupinu nekovových vměstků. V tekuté oceli jsou nekovové vměstky v pevném nebo kapalném stavu v závislosti na jejich teplotě tání .

Nekovové vměstky se podle trvanlivosti dělí na stabilní a nestabilní. Mezi nestabilní patří inkluze, které se ve zředěných kyselinách nerozpouštějí v koncentraci vyšší než 10 %. Nestálé jsou sulfidy železa a manganu a také některé volné oxidy.

Vliv nekovových vměstků na vlastnosti oceli a slitin

Moderní způsoby výroby oceli a slitin neumožňují získat kov , který neobsahuje nekovové vměstky. V jakékoli oceli existuje více či méně vměstků v souladu s jejím složením a výrobními podmínkami. Obvykle množství nekovových vměstků v oceli nepřesahuje 0,1 %. Vzhledem k jejich malé velikosti je však počet vměstků v kovu velmi vysoký.

Nekovové vměstky v oceli jsou cizí tělesa, která narušují jednotnost její struktury, takže jejich vliv na mechanické a jiné vlastnosti může být významný. Při deformaci při válcování , kování , lisování hrají nekovové vměstky, zejména nepravidelného tvaru s ostrými hranami a rohy, roli koncentrátorů napětí a mohou způsobit vznik trhliny , která je ohniskem následného únavového porušení oceli .

Rozhodující význam při studiu vlivu nekovových vměstků na kvalitu oceli mají jejich vlastnosti: velikost, tvar, chemické a fyzikální vlastnosti a také povaha umístění ve vztahu ke zrnům odlévaného kovu . Uvedené vlastnosti vměstků jsou závislé na chemickém složení oceli , způsobu jejího tavení a pro danou jakost oceli se mohou lišit v širokém rozmezí i pro stejný způsob její výroby .

K dnešnímu dni byly pro analýzu nekovových vměstků vyvinuty a široce používány různé metody, které umožňují s velkou přesností určit složení, strukturu a obsah nekovových vměstků v oceli a slitinách , a to jak s jejich izolace z kovu az pevného kovu . Hlavní metodou kontroly obsahu inkluzí je analýza pomocí světelné mikroskopie makro- a mikrořezů určité velikosti a místa výřezu (GOST 1778-70). Počítání a dimenzování se provádí ručně nebo pomocí automatizovaných videosystémů. V některých případech se používá následující metoda. Daná hmota zkoumaného kovu se taví v měděném kelímku elektronovým paprskem a poté se analyzují vměstky, které vyplavou na povrch ingotové kůry vykrystalizované na poslední chvíli.

Literatura

  1. A. P. Guljajev. Věda o kovech. Učebnice pro vysoké školy. 6. vyd., revidováno. a doplňkové - M .: Hutnictví, 1986. - 544 s.
  2. N. A. SMIRNOV Moderní metody analýzy a kontroly výrobních produktů. 2. vyd., dodatek. a přepracováno. - M .: Hutnictví, 1985. - 256 s.
  3. Laboratoř metalografie / Ed. Livshits B. G. - M .: Stát. vědecké a technické nakladatelství literatury o železné a neželezné metalurgii, 1957. - 696 s.

Odkazy