НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ В ОТЛИВКАХ

ХАРАКТЕРИСТИКА ВКЛЮЧЕНИЙ

Неметаллическими включениями называются содержащиеся в стали и отливках соединения металлов с неметаллами (О, S, N, Р, Н).

Почти все включения, кроме специальных дисперсных, являются концентраторами напряжений в отливках, ускоряют зарождение и развитие трещин и оказывают существенное влияние на характер разрушения. Степень влияния включений на свойства отливок зависит и от свойств самих включений типа, формы, размеров, состава, расположения, твердости, прочности, температуры плавления, стабильности и др.

Наиболее часто встречающиеся в структуре литой стали типы неметаллических включений представлены на рис. 5.1.

Увеличение загрязненности отливок включениями приводит к уменьшению живого сечения металла и к снижению пластичности и особенно ударной вязкости.

Количественную оценку загрязненности (индекс загрязненности) сталей неметаллическими включениями осуществляют по ГОСТ 1778-70 линейным методом (под микроскопом на нетравленых шлифах, для изготовления которых вырезают образцы: из слитка на расстоянии 2/3 высоты (рис. 5.2, а), из пробы в виде шайб толщиной 10 мм (рис. 5.2, б), из лепестков трефы (рис. 5.2, в), из клиновой пробы (рис. 5.2, г).

Шлиф расчерчивают параллельными линиями в произвольном на правлении. Длина линии для подсчета составляет не менее 3 см и проходит через периферийные и центральные зоны литых проб.

Шлиф устанавливают на предметный столик микроскопа и передвигают в одном направлении вдоль нанесенных линий. Измеряют максимальные размеры включений а (рис. 5.3), попадающих в перекрестие линий окуляра, определяют принадлежность их к одной из размерных групп, указанных в табл. 5.1.

Загрязненность можно оценивать либо отдельно по оксидным, сульфидным и нитридным включениям, либо совокупно по всем видам включений, а за тем вычислять индекс загрязненности включениями J по формуле

(5.1) 187

где b — цена деления окулярной шкалы при данном увеличении, мкм; а_i - значение размеров включений в делениях окулярной шкалы; m_j - количество включений данной группы; l — длина подсчета, мкм.

Пример определения индекса загрязненности стали 35Л, выплавленной в электропечи с кислой футеровкой, приведен в Приложении 23.

Загрязненность включениями типа II и III в большей степени снижает пластичность и вязкость металла отливок, чем загрязненность включениями типа I (рис.5.4).

Влияние увеличения загрязненности включениями на пластичность и ударную вязкость стали 35 (по данным Ю.А. Шульте) представлено на рис. 5.5, а на пластические характеристики стали 110Г13Л—на рис. 5.6.

По химическому составу включения делят на 2 группы — простые и сложные.

Простые включения:

- оксиды (FeO< СаО, SiO₂, А1₂O₃, МnО и др.);

- сульфиды (МnS, FeS, СаS и др.);

- нитриды (АlN, TiN, VN, ZrN и др.);

- карбиды (Fе₃C, ТiC, VС, Мо₂C и др.);

— фосфиды (Fе₃P, Fe₂P и др.).

Сложные включения, состоящие из двух и более компонентов, например:

— оксисульфиды СаО * СаS

— оксинитриды ТiО * ТiN;

— карбонитриды ТiС * ТiN, VС * VN;

— силикаты 2FeО * SiО, 2МnО * SiO₂;

— оксисульфонитриды ТiO₂ * ТiN * ТiS;

_—алюмосиликаты nМnО * mSiО₂ * рАl₂O_3.

Характерные признаки и свойства неметаллических включений при ведены в Приложении 24.

По размерам различают макровключения и микровключения.

Макровключения обнаруживаются в изломе или на поверхности стального образца невооруженным глазом или при небольших увеличениях до 20 крат.

Микровключения обнаруживаются на шлифе лишь под микроскопом при увеличении не менее 50. Обычно при изучении микровключений применяют увеличение от 300 крат и более, а в отдельных случаях и более 2000, как, например, при изучении нитридов алюминия AlN или карбидов ванадия VС.

Микроскопические включения состоят в основном из продуктов раскисления стали и существенно влияют на усталостные и ударные свойства отливок. Обычно количество оксидных микроскопических включений соответствует содержанию кислорода в стали. Поэтому контроль концентрации и выбор метода раскисления являются основными средствами регулирования содержания микровключений для повышения свойств стальных отливок.

⇐ Предыдущая 15 16 17 18 192021 22 23 24 Следующая ⇒