Неметаллические включения

Неметаллические включения

Неметаллические включения — химические соединения металлов с неметаллами, находящиеся в стали и сплавах в виде отдельных фаз.

Содержание

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.

Классификация неметаллических включений

Неметаллические включения разделяют по химическому и минералогическому составу, стойкости и происхождению. По своему химическому составу неметаллические включения делятся на следующие группы:

  1. оксиды (простые — FeO, MnO, Cr2O3, SiO2, Al2O3, TiO2 и др.; сложные — FeO·Fe2O3, FeO·Al2O3, FeO·Cr2O3, MgO·Al2O3, 2FeO·SiO2 и др.);
  2. сульфиды (простые — FeS, MnS, Al2S3, CaS, MgS, Zr2S3 и др.; сложные — FeS·FeO, MnS·MnO и др.);
  3. нитриды (простые — ZrN, TiN, AlN, CeN и др.; сложные — Nb(C, N), V(c, N) и др.), встречающиеся в легированных сталях, имеющих в своем составе сильные нитридообразующие элементы: титан, алюминий, ванадий, церий и др.;
  4. фосфиды (Fe3P, Fe2P и др.)

Наибольшее количество включений в металлах составляют оксиды и сульфиды, так как содержание фосфора низкое. Нитриды обычно присутствуют в специальных сталях, имеющих в своем составе элементы с высоким сродством к азоту.

По минералогическому составу кислородные включения делятся на следующие основные группы:

  1. свободные оксиды — FeO, MnO, Cr2O3, SiO2 (кварц), Al2O3 (корунд) и др.;
  2. шпинели — сложные оксиды, образованные двух и трехвалентными металлами. К этой группе принадлежат ферриты, хромиты и алюминаты.
  3. силикаты, присутствующие в стали в виде стекол, образованных чистым SiO2 или SiO2 с примесями в нём оксидов железа, марганца, хрома, алюминия, вольфрама, а также кристаллических силикатов. Силикаты составляют самую большую группу неметаллических включений. В жидкой стали неметаллические включений находятся в твердом или жидком состоянии в зависимости от их температуры плавления.

По стойкости неметаллические включения разделяют на устойчивые и неустойчивые. К неустойчивым относят включения, которые растворяются в разбавленных кислотах не более 10%-ной концентрации. Неустойчивыми являются сульфиды железа и марганца, а также некоторые свободные оксиды.

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.

Литература

  1. А. П. Гуляев. Металловедение. Учебник для ВУЗов. 6-е изд.,перераб. и дополн. — М. : Металлургия, 1986. — 544 с.
  2. Н. А. Смирнов. Современные методы анализа и контроля продуктов производства. 2-е изд., дополн. и перераб. — М. : Металлургия, 1985. — 256 с.
  3. Лаборатория металлографии/Под ред. Лившица Б. Г. — М. : Гос. научно-техн. изд-во лит-ры по чёрной и цветной металлургии, 1957. — 696 с.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать курсовую

Полезное


Смотреть что такое "Неметаллические включения" в других словарях:

  • неметаллические включения — Инородные образования в жидких и тв. металлах и сплавах — хим. соединения металлов с неметаллами. Н. в. классифицируют по хим., минералогам, составу, происхождению. По хим. составу н. в. подразделяют на: алюминатные (осн. составляющая… …   Справочник технического переводчика

  • неметаллические включения — [nonmetalic inclusions] инородные образования в жидких и твёрдых металлах и сплавах химические соединения металлов с неметаллами. Неметаллические включения классифицируют по химическому, минералогическому составу, происхождению. По химическому… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Неметаллические включения —         в стали и сплавах, представляют собой главным образом химические соединения металлов с кислородом, серой, азотом и др. неизбежными неметаллическими примесями, присутствующие в виде обособленной фазы; Н. в. ухудшают качество металла, так… …   Большая советская энциклопедия

  • Неметаллические включения — Nonmetallic inclusions Неметаллические включения. См. Inclusions Включения. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П. Солнцева; НПО Профессионал , НПО Мир и семья ; Санкт Петербург, 2003 г.) …   Словарь металлургических терминов

  • НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ — макро и микрочастицы в металлах и сплавах, гл. обр. оксиды, силикаты, сульфиды и нитриды, образующиеся в результате раскисления металла, размыва огнеупоров, окисления металла и попадающие в металл др. путями …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Включения — [inclusions] инородные твёрдые, жидкие и газообразные вещества (образования) в жидких и твёрдых металлах и сплавах, в смеси из металлических порошков и в компактных заготовках, в ферросплавах, в рудных материалах, в огнеупорных изделиях и других… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • включения — Металлические и неметаллические элементы, которые присутствуют, но не специально добавлены или сохранены в металле. [РД 01.120.00 КТН 228 06] Тематики магистральный нефтепроводный транспорт …   Справочник технического переводчика

  • газовые включения — [gaseous inclusions] образующиеся при кристаллизации металлов и сплавов несплошности, заполненные газом, обычно водородом. Зародышами газовых включений часто служат усадочные поры, которые заполняются газами, выделяющимися при кристаллизации из… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Шлаковые включения — Slag inclusions Шлаковые включения. (1) Шлак или включения, поглощенные металлом. (2) Неметаллические твердые материалы, попавшие в свариваемый металл или между свариваемым металлом и металлом шва. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под… …   Словарь металлургических терминов

  • ЧЁРНЫЕ ПЯТНА — неметаллические включения с меньшей по сравнению с металлом плотностью, располагающиеся преимущественно на горизонтальных плоскостях, под стержнями и в верхних частях отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Состав включений… …   Металлургический словарь


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»