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.

14. Водород в стали. Источники поступления водорода в металл. Способы получения стали с низким содержанием водорода

Этапы растворения газов в металле в виде атомов, ионов или с образованием химсоединений: 1.массоперенос газа к поверхности металла;2.адсорбция газа на поверхности металла;3.переход через границу газ – металл;4.массоперенос в толщу металла.Лимитир-ие стадии- 1или 4. Примеси и легирующих элементы оказывают сущ-ое влияние на интенсивность перехода газа через границу металл – газ.

Н растворяется в Fe и его сплавах в атомарном состоянии с образованием растворов внедрения. Растворимость водорода в чистом железе подчиняется закону Сивертса: Выводы: 1.с повышением температуры растворимость водорода увеличивается; при снижении – уменьшается;2.растворимость водорода в различных фазах железа различна;3.при переходе железа из жидкого состояния в твердое и из одной фазы в другую растворимость водорода меняется скачкообразно.

Элементы, влияющие на раст-сть Н:1.Элементы, повышающие раст-сть Н– Ti, цирконий, тантал, ниобий, ванадий. Они образуют стойкие соединения при низких температурах. 2.Элементы, уменьшающие раст-сть Н – C, Si, Al, бор ,тк их связи с Fe сильнее, чем у водорода с железом. 3.Элементы, слабо влияющие на раст-сть Н – Ni, кобальт, марганец, молибден, Cu, Cr, влияние проявляется только при высоких содержаниях – средне- и высоколег-ые стали.

Источники поступления Н в металл и способы уменьшения концентрации Н в стали. Поступление возможно в результате перехода из печной атмосферы (не особо влияет), шлакообразующих материалов, ферросплавов и воды системы охлаждения отдельных элементов конструкции печи. Влияние оказывает влажность шлакообразующих, особенно извести из-за высокой гигроскопичности, ферросплавов, ржавчины металлошихты, негерметичность системы водяного охлаждения, кислород, используемый для продувки ванны. Известь, обожженная при более высоких Т, медленнее поглощает влагу из атмосферы (при производстве качественных марок обжиг извести при более высоких температурах, а срок хранения ограничивать, а для наведения шлака вос-ого периода регламентируется только известь свежего обжига).

Влага раскислителей и легирующих эл-ов способствует повышению Н в стали. Удаление влаги зависит от условий сушки (прокаливания) присаживаемых в печь либо ковш материалов. Задачаокис-ого периода - проведение дегазации металла, это важно при плавке в одном агрегате и отсутствии вакуумной обработки стали вне печи. Снижение газов в мет-ой ванне обеспрафинированием расплава пузырьками окиси углерода (необходимо окислить не менее 0,20-0,30 % С).

Атомарный Н не диффундирует в металле,если высокая вязкость шлака и он малоподвижен.ГРАФИК

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: