Fases não metálicas que não podem ser eliminadas após processamento ou tratamento térmico, como óxidos, sulfetos, nitretos, etc., que são produzidos ou misturados no processo de fundição e fundição e não têm conexão com a matriz de aço e existem independentemente, são coletivamente chamadas de inclusões não metálicas, também chamadas de inclusões. Embora Fe, Mn, Cr, Al, Ti, etc. sejam elementos metálicos, eles perdem suas propriedades metálicas após a formação de compostos com O, S, N, etc. Inclusões não metálicas no aço referem-se principalmente a esses compostos. Devido à sua existência, a continuidade da matriz de aço é destruída, a estrutura do aço é irregular e as várias propriedades do aço são afetadas. No entanto, tem suas vantagens no controle do tamanho intrínseco do grão, produzindo endurecimento por precipitação e melhorando o desempenho de corte.
Fontes de inclusões não metálicas
As fontes de inclusões não metálicas no aço são principalmente as seguintes:
- Poluentes em matérias-primas. Poluentes em matérias-primas referem-se principalmente a impurezas em aço ou ferroligas, ganga em minérios, etc.
- Produtos de reação durante a fundição e a fundição. Os produtos de reação do aço fundido no forno, na panela e no processo de vazamento são as principais fontes de inclusões não metálicas no aço.
- Inclusões introduzidas por materiais refratários. Os materiais refratários utilizados na fabricação de aço contêm óxidos de Mg, Ca, Si, Al e Fe. Da fundição no forno, da perfuração ao vazamento, o aço fundido precisa entrar em contato com materiais refratários, o que causa erosão química e mecânica em altas temperaturas. Geralmente, o MgO no aço representa mais de 5% do total de inclusões, principalmente devido a este componente.
- Inclusões de gotas de escória emulsionadas. Além do vazamento excêntrico ou no fundo do forno, a mistura de escória e aço durante o vazamento é comum. Às vezes, a mistura de escória e aço também é necessária para posterior desoxidação e dessulfuração; se o trabalho de adesão for extenso, a escória e o aço não são fáceis de separar, e inclusões de gotas de escória emulsionadas são fáceis de aparecer no aço.
- Outras fontes de inclusões no aço. Durante o vazamento e a sangria, a parte superior da tampa do forno, a calha de vazamento ou a panela e o sistema de vazamento não são limpos, e a mistura mecânica de várias partículas de poeira também facilita a formação de inclusões no cilindro. Além disso, a película de óxido ou escória protetora que aparece na superfície do aço fundido durante o vazamento possui alta densidade, alto ponto de fusão ou baixa capacidade de capturar e adsorver inclusões, o que também aumenta a quantidade de inclusões de partículas grandes no aço. Portanto, no processo de produção de aço para fornos elétricos, a fim de reduzir o teor de inclusões no aço, devemos nos esforçar ao máximo para realizar um bom trabalho de limpeza em todos os aspectos.
Classificação de inclusões não metálicas
Classificação pela composição das inclusões
- Inclusões de oxidação. Óxidos simples incluem FeO, Fe₂O₃, MnO, SiO₂, Al₂O₃, Cr₂O₃ e TiO₂; óxidos complexos incluem espinélios e vários aluminatos de cálcio.
- Inclusões de sulfeto. Referem-se principalmente ao sulfeto de ferro FeS e ao sulfeto de manganês MnS e suas soluções sólidas (Mn·Fe)S. Além disso, há sulfeto de cálcio CaS, etc.; quando elementos de terras raras são adicionados ao aço, os sulfetos de terras raras correspondentes podem ser gerados; em aços ligados, às vezes são encontrados sulfetos contendo elementos de liga deste aço.
- Inclusões de nitretação. Quando elementos como Al, Ti, Nb, V e Th, com alta afinidade por nitrogênio, são adicionados ao aço, os nitretos correspondentes são gerados no aço. Geralmente, os nitretos que são insolúveis ou quase insolúveis em austenita e formam suas próprias formas fixas no aço são considerados inclusões de nitreto, entre as quais o TiN é o mais comum, enquanto o AlN é fino e disperso, tem muitos efeitos benéficos no aço e geralmente não é considerado uma inclusão.
- Inclusões de fosfato. O fósforo tem alta solubilidade em ferro, mas o teor de fósforo no aço de fornos elétricos é muito baixo, e inclusões contendo fósforo geralmente não são observadas, aparecendo apenas ocasionalmente em aço com alto teor de manganês.
