Неметаллические фазы, которые не могут быть устранены после обработки или термической обработки, такие как оксиды, сульфиды, нитриды и т. д., которые производятся или смешиваются в процессе плавки и литья и не имеют связи со стальной матрицей и существуют независимо, в совокупности называются неметаллическими включениями, также называемыми включениями. Хотя Fe, Mn, Cr, Al, Ti и т. д. являются металлическими элементами, они теряют свои металлические свойства после образования соединений с O, S, N и т. д. Неметаллические включения в стали в основном относятся к таким соединениям. Из-за их существования непрерывность стальной матрицы разрушается, структура стали становится неравномерной, и различные свойства стали страдают. Однако это имеет свои преимущества в контроле собственного размера зерна, обеспечении дисперсионного твердения и улучшении производительности резки.
Источники неметаллических включений
Источниками неметаллических включений в стали в основном являются:
- Загрязнители в сырье. Загрязнители в сырье в основном относятся к примесям в стали или ферросплавах, пустой породе в рудах и т. д.
- Продукты реакции при плавке и литье. Продукты реакции расплавленной стали в печи, ковше и процессе заливки являются основными источниками неметаллических включений в стали.
- Включения, вносимые огнеупорными материалами. Огнеупорные материалы, используемые для производства стали, содержат оксиды Mg, Ca, Si, Al и Fe. От плавки в печи, выпуска до разливки расплавленная сталь должна контактировать с огнеупорными материалами, поэтому происходит высокотемпературная и химическая эрозия и механическая очистка огнеупорных материалов. Как правило, MgO в стали составляет более 5% от общего количества включений, в основном из-за этого.
- Эмульгированные включения капель шлака. Помимо эксцентричного или подового выпуска, смешивание шлака и стали во время выпуска является обычным явлением. Иногда смешивание шлака и стали также желательно для дальнейшего раскисления и десульфурации; если работа по адгезии велика, шлак и сталь нелегко разделить, и эмульгированные включения капель шлака легко появляются в стали.
- Другие источники включений в стали. Во время выпуска и разливки верхняя часть крышки печи, выпускной желоб или ковш и разливочная система не очищаются, а механическое смешивание различных частиц пыли также очень легко становится включениями в цилиндре. Кроме того, оксидная пленка или защитный шлак, которые появляются на поверхности расплавленной стали в процессе разливки, имеют высокую плотность, высокую температуру плавления или слабую способность захватывать и адсорбировать включения, что также увеличит крупные включения частиц в стали. Поэтому в процессе производства стали в электропечах, чтобы уменьшить содержание включений в стали, мы должны стараться сделать все возможное, чтобы хорошо выполнить очистку во всех аспектах.
Классификация неметаллических включений
Классификация по составу включений
- Включения окисления. Простые оксиды включают FeO, Fe₂O₃, MnO, SiO₂, Al₂O₃, Cr₂O₃ и TiO₂; сложные оксиды включают шпинели и различные алюминаты кальция.
- Сульфидные включения. В основном относится к сульфиду железа FeS и сульфиду марганца MnS и их твердым растворам (Mn·Fe)S, кроме того, имеются сульфид кальция CaS и др.; при добавлении в сталь редкоземельных элементов могут образовываться соответствующие сульфиды редкоземельных элементов; в легированной стали иногда встречаются сульфиды, содержащие легирующие элементы этой стали.
- Азотирующие включения. Когда в сталь добавляются такие элементы, как Al, Ti, Nb, V и Th с высоким сродством к азоту, в стали образуются соответствующие нитриды. Обычно люди считают нитриды, которые нерастворимы или почти нерастворимы в аустените и образуют собственные фиксированные формы в стали, нитридными включениями, среди которых TiN является наиболее распространенным, в то время как AlN является мелким и дисперсным и имеет много хороших эффектов в стали, и обычно не рассматривается как включение.
- Включения фосфата. Фосфор обладает высокой растворимостью в железе, однако содержание фосфора в электростали очень низкое, и фосфорсодержащие включения, как правило, не наблюдаются и лишь изредка появляются в стали с высоким содержанием марганца.
