13. Неметаллические включения в стали. Классификация неметаллических включений. Способы снижения неметаллических включений в стали.

НВ-содержащиеся в стали и отливках соединения металлов с неметаллами (O, S, N, P, H), являются концентраторами напряжений в отливках, ускоряют зарождение и развитие трещин и оказывают существенное влияние на характер разрушения. Типы включений в среднеуглеродистой стали:I – глобулярные дезориентированные;II – эвтектические, ориентированные по границам зерен;III – угловатые дезориентированные.НВ образуются при высоких Т и охлаждаются вместе с металлом.

Все НВ, за исключением FeS и MnS, имеют линейные коэффициенты теплового расширения ниже, чем у стали -способствуют возникновению термических напряжений.КлассификациюНВ:1.В зависимости от способа их образования:а)эндогенные включения – включения, образующиеся в металле в результате протекания различных процессов в самом металле, (раскисления, десульфурации) б)экзогенные включения, занесенные в металл из вне:частицы огнеупоров;частицы шлака;включения, вносимые ферросплавами; материалом форм и условиями их заполнения.2.По химическому составу делятся:а)оксидные– включения бывают экзогенные и эндогенные, б)сульфидные – включения выделяются в конце затвердевания, когда имеются уже сформировавшиеся кристаллы. Наиболее предпочтительны сульфидные включения в виде MnS вместо FeS, что позволяет понизить такой дефект, как красноломкость стали.в)нитридные:Fe₂N, Fe₄N, Fe₈N, TiN и др. г)карбидные: TiC, Cr_xC_4,д)сложного состава: оксисульфиды, карбонитриды, сложные оксиды.3.По времени выделения:а)предкристаллизационные: первичные, образующиеся в жидком металле (при введении раскислителей),вторичные, выделяющиеся при охлаждении металла до температуры ликвидус, б)кристаллизационные: третичные, образующиеся при затвердевании стали между линиями солидуса и ликвидуса. в)послекристаллизационные: четвертичные, выделяющиеся при охлаждении металла до комнатной температуры (нитриды).4.В зависимости от размера:а)макровключения–размером более 1 мм;б)микровключения–размером от 1 мм и менее.Удаление НВ.Стадии:1.перемещение НВ в объеме металла и подход к межфазной границе металл-адсорбент (адсорбент-шлак, футеровка агрегата, керамическая насадка, газовый пузырь) 2.переход через диффузионную границу;3.поглощение шлаком (ассимиляция шлаками).Часто 2 и 3 стадии объединяются в одну. Лимитирующей является первая стадия. Если расплав активно перемешивается, то лимитирующей может быть и третья стадия. Эффективно удаление при повышенныхТ, уменьш. вязкость.. Мелкие включения почти не удаляются из отливки. Только при очень длительной выдержке возможночастичное всплывание.Способы укрупнения:1.коалесценция (слияние жидких частиц) – укрупнение- наиболее интенсивное. 2. коагуляция (спекание твердых частиц) – укрупнение твердых НВ без полного исчезновения поверхности между частицами;3. адгезия (прилипание) – укрупнение НВ, находящихся в твердом и жидком состоянии.Включения, которые не успевают удалиться и остаются призатвердевания, вызывают дефекты структуры и ухудшают механические свойств. Мероприятия по удалению:комплексное раскисление стали;обработка расплава специально подобранными шлаками, вакуумирование стали;продувка инертными газами и порошкообразными материалами;модифицирование включений;оптимальный режим заливки форм; конвективные потоки в жидком Ме (интенсивно в период кипения жидкой ванны – в окисл период, при окислениеС, индукционная печь создает благоприятные условия, в ковше за счет продувки инертным газом, либо ковш с электромагнитным перемешиванием).Конечное раскисление стали только Alне обеспечивает качество. Образуются остроугольные включения оксисульфидов, корунда и шпинелей. Используются редкоземельные (РЗМ) и щелочно-земельные (ЩЗМ) металлы: Mg, Ca, Ba, Ce, La, Y и др у них высокое сродством к O, S, N. Вводят в расплав стали в виде лигатур и ферросплавов – силикокальция, ферроцерия, ЖКМК (железо – кремний – магний – кальций), силикобария, алюмобария и др. Применение лигатур эффективно, тк увеличивает усвоение РЗМ и ЩЗМ и повышает эффект модифицирования. Наибольший эффект достигается при воздействии на морфологию оставшихся включений.