Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Общие сведения о неметаллических включениях

Включений в сталях и сплавах. Оценка пористости

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Определение содержания неметаллических

Цель работы: с помощью оптического микроскопа Meiji Techno и компьютерной системы анализа изображений Thixomet PRO произвести оценку загрязненности стали неметаллическими включениями и пористости.

 

 

Неметаллические включения (non-metallic inclusions) – инородные образования в жидких и твёрдых металлах и сплавах, представляющие собой химические соединения металлов с неметаллами, образовавшиеся в стали в процессе ее производства – выплавки или разливки. Неметаллические включения являются важнейшим фактором, характеризующим «металлургическое» качество стали. Они существенно влияют на качество, свойства и эксплуатационные характеристики стальных изделий в зависимости от природы, количества, формы, размера и характера распределения.

Неметаллические включения существенно влияют на механические свойства стали и сплавов. Они увеличивают анизотропию свойств деформированной стали, особенно показатели пластичности – относительное сужение и удлинение. Эти свойства в направлении поперек прокатки могут быть в 1,5-3,0 раза ниже, чем в направлении вдоль прокатки. Особенно опасны неметаллические включения при испытании механических свойств по толщине листа – снижается не только пластичность стали, но и ее прочность. Неметаллические включения отрицательно влияют на предел усталости, т.к. включения, выходящие на поверхность изделия или залегающие вблизи нее, могут стать очагом усталостной трещины. Кроме того, неметаллические включения также отрицательно влияют на качество поверхности, свариваемость, обрабатываемость металла.

Классификация неметаллических включений по составу условна, так как во многих случаях включения являются комплексными и состоят из нескольких типов химических соединений. В соответствии с ГОСТ 1778-75 «Металлографические методы определения неметаллических включений» неметаллические включения подразделяют на кислородные (оксиды и силикаты), сульфиды и нитриды.

Кислородные включения наиболее многочисленны. Большинство этих включений являются продуктами раскисления стали. Они могут быть и экзогенными (частицы огнеупоров). М.И. Виноград разделяет их на четыре вида:

1. Простые окислы: Al2O3 – окись алюминия (корунд, глинозем); SiO2 – двуокись кремния (кварц, кремнезем); FeO – закись железа: Fe2O3 – окись железа; TiO2 – двуокись титана; Cr2O3 – окись хрома и др.

2. Сложные окислы (шпинели): FeO×MnO – закись железа и марганца; FeO×Cr2O3 – хромиты; FeO×V2O5 – ванадиты; FeO×Ti2O5 – ильменит; FeO×Al2O3 – герцинит; MgO×Al2O3 – магнезиальная шпинель; CaO×Al2O3 – алюминат кальция.

3. Силикаты и алюмосиликаты (кристаллические): 2FeO×SiO2 – силикат железа (файялит); 2MnO×SiO2 – силикат марганца (тефроит); 3Al2О3×2SiО2 – алюмосиликат муллит; Al2O3×SiO2 – алюмосиликат силлиманит.

4. Стекла. Не имеют кристаллического строения. Обычно в их составе содержится кремнезем. Наиболее часто встречаются кварцевое стекло, силикатные стекла с примесью окислов алюминия, марганца, хрома и др.

Сульфидные и оксисульфидные включения образуются при затвердевании стали вследствие того, что растворимость серы в жидкой фазе значительно выше, чем в твердом растворе: сульфидные (FeS, MnS, CaS); оксисульфидные (MnS×MnO, FeS×FeO, CaS×FeO).

Нитридные включения TiN, AlN, ZrN, Cr2N можно отнести к неметаллическим включениям лишь условно: только в том случае, когда они являются продуктом соединения остаточного азота в стали (менее 0,008%) с нитридообразующими элементами (прежде всего с титаном и алюминием), попавшими в сталь случайно в небольших количествах (до 0,02-0,03%) либо введенных в сталь с раскислителями.

Согласно классификации, предложенной А.А. Байковым, все неметаллические включения по природе их происхождения можно разделить на два вида:

1. Эндогенные неметаллические включения – соединения, образовавшиеся в стали в результате химических реакций, протекающих в процессе ее выплавки, раскисления и разливки, и вследствие изменения растворимости примесей в процессе кристаллизации слитка.

2. Экзогенные неметаллические включения – частицы различных соединений, попавшие в жидкую сталь или в слиток извне, т. е. из шихтовых материалов, огнеупорной футеровки сталеплавильных агрегатов и устройств и т. п.

Указанные неметаллические включения могут взаимодействовать между собой, образуя комплексные соединения.

Неметаллические включения могут иметь самую разнообразную форму. В литой стали они присутствуют в виде глобулей и кристаллов, в кованой и катаной стали – в виде строчек, нитей, ориентированных в направлении деформации. Глобулярные неметаллические включения образуются из легкоплавких веществ, в первую очередь из железистых силикатов на основе соединений типа FeO×MnO. Скопления неметаллических включений и отдельные крупные включения служат концентраторами напряжений и вызывают разрушения. Мелкие и округлые неметаллические включения менее опасны, чем пластинчатые или пленочные. Прочные и хрупкие неметаллические включения оказывают отрицательное воздействие, чем пластичные.

Количество и размеры неметаллических включений в металлах и сплавах зависят от способа производства, методов рафинирования и должны соответствовать ГОСТ 1178-75. Обычно стали и сплавы содержат 0,01-0,02 %, сплавы, выплавленные в вакуумных печах – не более 0,005 %, а наиболее чистые металлы, полученные методами электронно-лучевой плавки и зонной очистки – не более 0,001 % неметаллических включений. Крупные неметаллические включения имеют размеры более 100 мкм, средние – 5-100 мкм, мелкие – менее 5 мкм.

Автоматизированный подсчет числа и дисперсии распределения неметаллических включений по размерам осуществляют на количествен­ных металлографических оптических микроскопах. Фазовый состав неметаллических включений определяют петрографическим, рентгеноструктурным и электронографическим методами, а химический состав – химическим анализом выделенного осадка и локальным рентгеноспектральным.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Магнитогорск. Определение количественных характеристик микроструктуры с помощью компьютерной системы анализа изображений thixomet pro | Порядок выполнения работы и требования к отчету
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-11-16; Просмотров: 1477; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.015 сек.