2.1.4. Шпинели

Имеют сложный состав и представляют собой растворы или механические смеси соединения Al₂O₃ с оксидами других элементов переменного состава. Шпинели имеют высокую температуру кристаллизации и выделяются в жидкой стали в виде ограненных кристаллов. В зависимости от состава шпинели меняют свою окраску.

2.1.5. Нитриды

Азот оказывает вредное влияние на свойства стали: увеличивает склонность стали к старению, резко повышает временное сопротивление разрыву при растяжении и предел текучести, уменьшает пластичность и ухудшает вытяжные свойства штамповых сталей.

Азот образует неметаллические включения: нитриды - соединения с железом (Fe₄N и др.), алюминием (AlN), примесными металлами.

В легированной стали могут встречаться нитриды титана (TiN), ниобия (NbN) и других элементов.

В стали образуются также сложные соединения металлов с азотом и углеродом одновременно- карбонитриды.

ГОСТ 1778-70 классифицирует:

Нитриды строчечные (НС), которые имеют две разновидности строчек:

1) единичная строчка с высокой плотностью включений;

2) несколько коротких строчек желто-розовых кристаллов нитридов и карбонитридов титана.

По пятибалльной шкале оцениваются бледно-розовые включения нитридов и карбонитридов ниобия.

Нитриды точечные (НТ) – произвольно распределенные по шлифу включения нитридов или карбонитридов титана, а также нитридов и карбонитридов ниобия.

Нитриды алюминия (НА) – мелкие кристаллы нитридов алюминия.

Шкала имеет две разновидности: строчки и произвольно расположенные по шлифу кристаллы нитрида алюминия.

Азот является вредной примесью, его содержание в стали должно быть сведе­но к минимуму. В качественных сталях для холодной штамповки содержание азота снижают до 0,008%, что обеспечивается выплавкой стали в вакуумных печах.

2.1.6. Фосфор и фосфиды

Фосфор практически нерастворим в це­ментите и слабо растворим в аустените (~1,2 масс.%) и феррите (~3,6 масс.%) стали. Поэтому при кристалли-

зации стали фосфор концентрируется в жидком рас­плаве. В твердом состоянии фосфор увеличивает свою сегрегацию. И если его содержание в местах скопления достигает ~ 3,6 % , здесь возможно выделение фосфидов Fe₃P.

Фосфор повышает прочность и вызывает охрупчивание, снижает пластичность и способность стали к пластической деформации (вытяжке).

Поэтому фосфор является вредной при­месью. и его содержание в стали должно быть сведе­но к минимуму. В малоуглеродистой качественной стали для холодной штамповки содержание фос­фора ограничивается пределами 0,02—0,03%, а в электротехнической стали - 0,01—0,02%.

Виды неметаллических включений, их характеристики и свойства приведены в таблицах 1 и 2.

2.2.Методы оценки неметаллических включений в стали

С помощью светового микроскопа различимы неметаллические включе-

ния размером более 1-2 мкм. Тип неметаллических включений определяют обычно по их расположению, форме, окраске, прозрачности в светлом и темном полях и оптической анизотропии при освещении поляризованным светом. Наблюдают неметаллические включения на тщательно подготовленных нетравленых микрошлифах.

Современные методы локального анализа с применением электронного зонда позволяют быстро определить состав отдельных включений размером до 1 мкм.

Количественную оценку неметаллических включений металлографи -

ческим методом можно провести:

1) подсчетом содержания включений в металле в объемных или массовых процентах путем измерения суммарной площади или протяженности включений на шлифе обычным методом количественного металлографического анализа;

2) экспрессным методом путём сравнения структуры шлифа с эталонами стандартной шкалы ГОСТа 1778-70 «Сталь. Металлографический метод определения неметаллических включений».

Контроль стали на загрязненность неметаллическими включениями проводят по методикам ГОСТа 1778-70. Стандартом предусмотрены четыре метода: Метод Ш – сравнение с эталонными шкалами (для испытания деформированного металла);

Таблица 1. Виды неметаллических включений,