השפעת תכלילים לא מתכתיים על פלדה

一.מהם תכלילים

תכלילים לא מתכתיים הם סוג של רכיבים בפלדה, שנוצרים במהלך התמצקות וקירור של פלדה, ועוברים סדרה של שינויים במהלך עיבוד קר וחם. לפי מקורם, תכלילים מסווגים בדרך כלל לשתי קטגוריות: חיצוניות ואנדוגניות, וניתן לסווג אותם גם לפי יכולת העיוות, המורפולוגיה והפיזור שלהם. חלק זה מציג בעיקר את הסיווג לפי מקור. על פי יכולת העיוות של אטמוספירת הכללה לא מתכתית, הכללה שבירה Al2O3, הכללת פלסטיק FeS,MnS והכלה לא מעוותת,SiO2. סיווג לפי מורפולוגיה ותפוצה, Class A, Class B, Class C, Class D.

1. הכללה אנדוגנית

בתהליך של התכת פלדה, תגובת הדה-אוקסידציה תיצור תחמוצות ומוצרים אחרים, אם מוצרים אלו לא יופיעו לפני התמצקות הפלדה הנוזלית, יישארו בפלדה;

Mn+FeO → Fe+MnO

Si+2FeO → SiO2+2Fe

2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3

Ti+2FeO → 2Fe+TiO2

יסודות הטומאה כגון חמצן, גופרית וחנקן המומסים בפלדה הנוזלית, מושקעים בקירור וההתמצקות, או בתמיסה המוצקה, ולבסוף נשארים במטיל. כמעט כולם הופכים לתחמוצות, סולפידים, סיליקטים וכו'. תרכובות אלו נקראות תכלילים אנדוגניים.

1) תחמוצות: אלומינה נפוצה, שהיא תכליל שביר קטן בלתי מסיס, בעל קשיות גבוהה, המיוצר כאשר אלומיניום עובר שחרור חמצון. הוא מתפרק במהלך עיבוד חם, ואז החלקיקים הקטנים מופצים ברצועות לאורך כיוון העיבוד, לפעמים כמה פסים במקביל. תחמוצות רצועות אלו מפחיתות באופן משמעותי את חוזק העייפות של פלדה.

2) גופרית: בעל פלסטיות גבוהה בטמפרטורות גבוהות, ניתן להרחיב עם דפורמציה במהלך עיבוד חם, בעל טווח רחב של יחס צורה של הכללה אפורה אחת, בדרך כלל הקצה מעוגל. הנפוצים הם גופרית ברזלית, מנגן גופרתי וכו', הגופרית מפחיתה משמעותית את התכונות הרוחביות של הפלדה.

3) סיליקט: בעל פלסטיות גבוהה בטמפרטורות גבוהות, ניתן להאריך לאורך כיוון העיבוד במהלך עיבוד חם, הצורה מחוספסת, מראה צורת ציר. רובם תכלילים מורכבים.

4) ניטריד: יש לו נקודת התכה וקשיות גבוהים, אינו מתעוות במהלך עיבוד חם ומראה צורות גיאומטריות מרובעות או רגילות מתחת למיקרוסקופ.

5) תכלילים דמויי כתמים שאינם ניתנים לעיוות: הוא עדיין שומר על צורה עגולה או סגלגלה קבועה יותר לאחר עיבוד חם.

התפלגות התכלילים האנדוגניים היא יחסית אחידה, והחלקיקים קטנים, ופעולה נכונה ואמצעי תהליך סבירים יכולים לצמצם את מספרם ולשנות את הרכבו, גודלו ותפוצתו, אך בדרך כלל זה בלתי נמנע.

2. הכללה אקסוגנית

הסיגים התלויים על פני השטח של פלדה מותכת בתהליך ההתכה והיציקה, או החומרים העקשניים או התכלילים האחרים שמתפרקים מהדופן הפנימית של תנור לייצור פלדה, חריץ הפלדה והמצקת אינם מוסרים בזמן לפני התמצקות הפלדה המותכת, וכן החומרים העקשניים המעורבים וחלקיקי הסיגים משתנים כל הזמן בהרכב ובמבנה באמצעות תגובה כימית עם פלדה מותכת, והופכים לתכלילים זרים בפלדה. זהו תכליל שנוצר על ידי האינטראקציה בין מתכות לחומרים חיצוניים במהלך תהליך ההתכה.

המאפיינים הכלליים של תכלילים כאלה הם צורה לא סדירה, גודל גדול יחסית ואי סדיר, הידוע גם בשם תכלילים גסים. תכלילים כאלה ניתן להימנע עם פעולה נכונה.

2. ההשפעה של תכלילים לא מתכתיים על פלדה

1. ביצועי שירות

תכלילים לא מתכתיים מפוזרים במטריצה ​​של המתכת, בדיוק כפי שמפוזרים הרבה חללים בעלי חוזק נמוך במתכת, וחללים אלו יזרמו עם דפורמציה של המתכת תחת פעולת כוחות חיצוניים, והחללים הנוצרים על ידי אי. -תכלילים מתכתיים יימתחו ויוארכו ליצירת סדקים, כך שזה ישפיע על ביצועי תהליך השבר (פלסטיות, קשיחות, ביצועי עייפות וכו'). הביטויים העיקריים הם:

תכונות עייפות ↓

נהוג להאמין שהכללה היא המקור לכשל בעייפות הפלדה. לתכלילים שבירים עם כוח קשירה חלש וגודל גדול ותכלילים כדוריים שאינם ניתנים לעיוות יש השפעה רבה על תכונות העייפות, וככל שהחוזק גבוה יותר, כך גדל הנזק, כפי שמוצג באיור. 5. עבור פלדה בעלת חוזק גבוה, אם פני השטח של האיבר במצב עיבוד טוב, התחלת הסדק מתכלילים הופכת למצב פיצוח העייפות העיקרי. לתכלילים בגודל קטן עשויה להיות השפעה מועטה על היווצרות סדקים, אך מועילים להתפשטות סדקי עייפות.

תכלילים לא מתכתיים מפוזרים במטריצה ​​של המתכת, בדיוק כפי שמפוזרים הרבה חללים בעלי חוזק נמוך במתכת, וחללים אלו יזרמו עם דפורמציה של המתכת תחת פעולת כוחות חיצוניים, והחללים הנוצרים על ידי אי. -תכלילים מתכתיים יימתחו ויוארכו ליצירת סדקים, כך שזה ישפיע על ביצועי תהליך השבר (פלסטיות, קשיחות, ביצועי עייפות וכו'). הביטויים העיקריים הם:

תכונות עייפות

קשיחות השפעה פלסטיות

לקיומם של תכלילים לא מתכתיים תפקיד חשוב באיכות הפלדה ומוצריה. הכללת סולפיד גורמת לשבירות חמה של פלדה. במצב קר של פלדה, תכלילים אלה משפיעים על חוזקה וגמישותה. כמה תכלילים זוויתיים קשיחים מפחיתים כמובן את התכווצות הקטע של הפלדה. לתכלילים לא מתכתיים יש השפעה גדולה יותר על חוזק המתיחה של פלדה, שבר פלדה מצוין הוא שבר פלסטי, כאשר יש תכלילים בהצטברות פלדה או תכלילים לאורך התפלגות גבול התבואה, השבר לרוב מתחיל ממקומות אלו, כך שהחוזק הוא מופחת בחדות.

2. נכס עיבוד

1) בתהליך של פרזול ועבודה קרה, כיבוי חימום וריתוך, מכיוון שההכלה הורסת את המשכיות מבנה הפלדה, לאחר מתח המתיחה או מתח הגזירה, מוצר הפלדה יסדק לאורך התפלגות התכלילים.

2) איכות פני השטח לאחר הגלגול וחספוס פני השטח של החלקים לאחר השחזה מופחתים.

3. כוח, השפעה על התארכות

When the inclusion particles are relatively large (>10μm), במיוחד כאשר תכולת ההכללה נמוכה. חוזק התפוקה וחוזק המתיחה של פלדה ירדו כמובן. כאשר חלקיקי ההכלה קטנים עד גודל מסוים (< 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. דירוג כמותי של תכלילים שאינם מתכתיים

במהלך הדירוג של תכלילים לא מתכתיים בפלדה, בדרך כלל, ציוד כגון מיקרוסקופיה אופטית, מיקרוסקופיה אלקטרונית סורק וספקטרומטר אנרגיה ישמש כדי לזהות את סוגי התכלילים הלא מתכתיים בפלדה על פי המאפיינים האופטיים והמורפולוגיים של לא מתכתי. תכלילים, והעריך את רמת ההכללות בהתייחס לסטנדרטים הרלוונטיים (בדרך כלל לפי GB/T 10561-2005 "קביעת תוכן הכללה לא מתכתי בפלדה"), בשילוב עם תוצאות הניתוח האיכותיות והכמותיות של ספקטרום הרכב ההכללה , לקבוע במדויק את הרכב ומקור ההכללה, לייצור פלדה יציקה מתמשכת כדי לשפר את תהליך הייצור, להפחית את מספר התכלילים המזיקים, לשפר את טוהר הפלדה, ולהפיק פלדה באיכות גבוהה כדי לספק בסיס מדעי.

קביעה כמותית היא אחד מפריטי הבדיקה השגרתית של פלדה איכותית ופלדה באיכות גבוהה. בתנאי שסוג התכלילים ידוע, שיטת השוואת דרגות סטנדרטית משמשת כדי לשפוט את איכות הפלדה.

התקן GB/T {{0}} "קביעת תכולת הכללה לא מתכתית בפלדה" קובע שהשטח בפועל הוא 0.5mm2, ושדה הראייה בפועל הוא 0.71mm2 שדה מרובע של נוף.

דירוג תקן JK: התכלילים מחולקים לארבעה סוגים בסיסיים A, B, C ו-D, שהם סולפידים, אלומינה, סיליקטים ותחמוצות כדוריות.

על פי המורפולוגיה והתפלגות התכלילים, הספקטרים ​​הסטנדרטיים מחולקים לחמש קטגוריות: A, B, C, D ו-DS. כל סוג של תכלילים מחולק ל-0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, סה"כ שש כיתות, ככל שמספר הציונים גדול יותר, מה שמציין ככל שמספר ההכללות גדול יותר, כך הגודל גדול יותר . בתקן GB/T 10561 "קביעת תכולת תכלילים לא מתכתיים בפלדה", קיימות גם הוראות רלוונטיות למרווח בין שני תכלילים כדי למנוע הערכה שגויה של מספר תכלילים מאותו סוג המופיעים באותו שדה ראייה.

Class A (סולפידים): תכליל אפור יחיד עם משיכות גבוהה ומגוון רחב של יחסי צורה, בדרך כלל בעל קצוות מעוגלים.