Неметаллические включения
Неметаллические включения — химические соединения металлов с неметаллами, находящиеся в стали и сплавах в виде отдельных фаз.
Источники образования включений
Неметаллические включения возникают в результате целого ряда физико-химических явлений, протекающих в расплавленном и затвердевающем металле в процессе его производства.
Все неметаллические включения, образующиеся в результате тех или иных реакций, имеющих место в процессе производства металла, обычно называют природными. К ним относятся оксиды, сульфиды, нитриды и фосфиды.
Кроме природных включений в металле присутствуют также частицы шлака, огнеупоров, материалов литейной формы, то есть те вещества, с которыми металл непосредственно соприкасается в ходе производства. Подобного рода неметаллические включения называют посторонними, или случайными.
Основную массу включений в металле восстановительной плавки составляют включения, образующиеся в результате снижения растворимости примесей при охлаждении и затвердении металла. Кроме природных включений, в металле восстановительной плавки присутствуют также посторонние включения.
Современный уровень технологии производства стали позволяет в значительной мере удалить из металла различные включения. Однако общее содержание их в различных сталях колеблется в широких пределах и значительно влияет на свойства металла.
Влияние неметаллических включений на свойства стали и сплавов
Современные способы производства стали и сплавов не дают возможности получить металл, не содержащий неметаллических включений. Большее или меньшее количество включений существует в любой стали в соответствии с её составом и условиями производства. Обычно количество неметаллических включений в стали не превышает 0,1 %. Однако в связи с их малыми размерами число включений в металле очень велико.
Неметаллические включения в стали являются инородными телами, нарушающими однородность её структуры, поэтому их влияние на механические и другие свойства может быть значительным. При деформации в процессе прокатки, ковки, штамповки неметаллические включения, особенно неправильной формы с острыми краями и углами, играют роль концентраторов напряжения и могут вызвать образование трещины, являющейся очагом последующего усталостного разрушения стали.
Решающее значение при изучении влияния неметаллических включений на качество стали имеют их свойства: размер, форма, химические и физические характеристики, а также характер расположения по отношению к зернам литого металла. Указанные свойства включений зависят от химического состава стали, метода её выплавки и для заданной марки стали могут изменяться в широких пределах даже для одинакового способа её производства.
К настоящему времени для анализа неметаллических включений разработаны и широко используются различные методы, позволяющие с большой точностью определить состав, структуру и содержание неметаллических включений в стали и сплавах как с выделением их из металла, так и в твердом металле.
