Ảnh hưởng của tạp chất phi kim loại đến thép

一.Bao gồm là gì

Các tạp chất phi kim loại là một loại thành phần trong thép, được hình thành trong quá trình đông đặc và làm nguội thép, đồng thời trải qua một loạt thay đổi trong quá trình xử lý nóng và lạnh. Theo nguồn gốc của chúng, các tạp chất thường được phân thành hai loại: ngoại lai và nội sinh, và cũng có thể được phân loại theo khả năng biến dạng, hình thái và sự phân bố của chúng. Phần này chủ yếu giới thiệu cách phân loại theo nguồn. Theo khả năng biến dạng của bầu không khí bao gồm phi kim loại, bao gồm giòn Al2O3, bao gồm nhựa FeS, MnS và bao gồm không biến dạng, SiO2. Phân loại theo hình thái và phân bố, loại A, loại B, loại C, loại D.

1. bao gồm nội sinh

Trong quá trình luyện thép, phản ứng khử oxy sẽ tạo ra oxit và các sản phẩm khác, nếu các sản phẩm này không thoát ra trước khi thép lỏng đông đặc sẽ tồn tại trong thép;

Mn+FeO → Fe+MnO

Si+2FeO → SiO2+2Fe

2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3

Ti+2FeO → 2Fe+TiO2

Các nguyên tố tạp chất như oxy, lưu huỳnh và nitơ hòa tan trong thép lỏng sẽ kết tủa trong quá trình làm mát và hóa rắn hoặc trong dung dịch rắn và cuối cùng vẫn còn trong phôi. Hầu như tất cả chúng đều trở thành oxit, sunfua, silicat, v.v. Những hợp chất này được gọi là thể vùi nội sinh.

1) Oxit: Alumina thông thường, là một tạp chất giòn nhỏ, không hòa tan, có độ cứng cao được tạo ra khi nhôm bị khử oxy. Nó bị phá vỡ trong quá trình xử lý nóng, và sau đó các hạt nhỏ được phân bố thành các dải dọc theo hướng xử lý, đôi khi là một số dải song song. Những oxit dải này làm giảm đáng kể độ bền mỏi của thép.

2) Sunfua: có độ dẻo cao ở nhiệt độ cao, có thể bị biến dạng trong quá trình xử lý nóng, có nhiều tỷ lệ hình dạng của một bao thể màu xám đơn lẻ, nói chung phần cuối được làm tròn. Phổ biến là sắt sunfua, mangan sunfua, v.v., sunfua làm giảm đáng kể tính chất ngang của thép.

3) Silicat: có độ dẻo cao ở nhiệt độ cao, có thể kéo dài dọc theo hướng gia công trong quá trình gia công nóng, hình dáng thô, thể hiện hình trục chính. Hầu hết chúng là những tạp chất phức tạp.

4) nitrit: nó có điểm nóng chảy và độ cứng cao, không bị biến dạng trong quá trình xử lý nóng và hiển thị hình dạng hình học vuông hoặc đều đặn dưới kính hiển vi.

5) các tạp chất không biến dạng dạng đốm: nó vẫn duy trì hình dạng tròn hoặc hình bầu dục đều đặn hơn sau khi xử lý nóng.

Sự phân bố của các tạp chất nội sinh tương đối đồng đều và các hạt nhỏ, hoạt động chính xác và các biện pháp xử lý hợp lý có thể làm giảm số lượng và thay đổi thành phần, kích thước và phân bố của nó, nhưng nhìn chung là không thể tránh khỏi.

2. Bao gồm ngoại sinh

Xỉ lơ lửng trên bề mặt thép nóng chảy trong quá trình nấu chảy và đổ, hoặc vật liệu chịu lửa hoặc các tạp chất khác rơi ra khỏi thành trong của lò luyện thép, rãnh thép và muôi thép không được loại bỏ kịp thời trước khi thép nóng chảy đông đặc, và các vật liệu chịu lửa hỗn hợp và các hạt xỉ liên tục bị thay đổi về thành phần và cấu trúc thông qua phản ứng hóa học với thép nóng chảy và trở thành các tạp chất lạ trong thép. Nó là sự bao gồm được tạo ra bởi sự tương tác giữa kim loại và các chất bên ngoài trong quá trình nấu chảy.

Đặc điểm chung của các vùi như vậy là có hình dạng không đều, kích thước tương đối lớn và không đều, còn được gọi là các vùi thô. Những tạp chất như vậy có thể tránh được bằng cách vận hành thích hợp.

2.Ảnh hưởng của tạp chất phi kim loại đến thép

1. Hiệu suất dịch vụ

Các tạp chất phi kim loại được phân bố trong ma trận của kim loại, giống như nhiều khoảng trống có độ bền thấp được phân bố trong kim loại, và những khoảng trống này sẽ chảy theo sự biến dạng của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực và các khoảng trống được hình thành bởi không - Các tạp chất kim loại sẽ bị kéo dãn và giãn nở tạo thành các vết nứt nên sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình đứt gãy (độ dẻo, độ bền, hiệu suất mỏi, v.v.). Các biểu hiện chính là:

Đặc tính mỏi ↓

Người ta thường tin rằng sự bao gồm là nguồn gốc của sự phá hủy do mỏi của thép. Các tạp chất giòn có lực liên kết yếu, kích thước lớn và các tạp chất hình cầu không biến dạng có ảnh hưởng lớn đến đặc tính mỏi, cường độ càng cao thì tác hại càng lớn, như thể hiện trên hình. 5. Đối với thép cường độ cao, nếu bề mặt của cấu kiện ở trạng thái gia công tốt thì vết nứt bắt đầu từ tạp chất sẽ trở thành dạng nứt mỏi chính. Các tạp chất có kích thước nhỏ có thể ít ảnh hưởng đến sự hình thành vết nứt nhưng có lợi cho sự lan truyền vết nứt do mỏi.

Đặc tính mỏi

Độ bền va đập Độ dẻo

Sự tồn tại của các tạp chất phi kim loại đóng một vai trò quan trọng đối với chất lượng của thép và các sản phẩm của nó. Sự bao gồm sunfua gây ra tính giòn nóng của thép. Ở trạng thái nguội của thép, những tạp chất này ảnh hưởng đến độ bền và độ dẻo của thép. Một số tạp chất góc cứng rõ ràng làm giảm độ co rút của thép. Các tạp chất phi kim loại có tác động lớn hơn đến độ bền kéo của thép, vết nứt thép xuất sắc là vết nứt dẻo, khi có các tạp chất trong tập hợp thép hoặc các tạp chất dọc theo phân bố ranh giới hạt, vết nứt thường bắt đầu từ những nơi này, do đó cường độ là giảm mạnh.

2. xử lý tài sản

1) Trong quá trình rèn và gia công nguội, gia nhiệt và hàn, do tạp chất phá hủy tính liên tục của kết cấu thép nên một khi ứng suất kéo hoặc ứng suất cắt, sản phẩm thép sẽ bị nứt dọc theo sự phân bố của tạp chất.

2) Chất lượng bề mặt sau khi cán và độ nhám bề mặt của các bộ phận sau khi mài giảm.

3.Sức mạnh, ảnh hưởng kéo dài

When the inclusion particles are relatively large (>10μm), đặc biệt khi hàm lượng tạp chất thấp. Độ bền chảy và độ bền kéo của thép giảm rõ rệt. Khi các hạt vùi có kích thước nhỏ đến một kích thước nhất định (< 10μm), the yield strength and tensile strength of the steel will be increased. When the number of small particles dispersed in the steel inclusions increases. The yield strength and tensile strength of steel are increased, but the elongation has a small decrease.

3. Đánh giá định lượng của tạp chất phi kim loại

Trong quá trình phân loại các tạp chất phi kim loại trong thép, Thông thường, các thiết bị như kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử quét và máy quang phổ năng lượng sẽ được sử dụng để xác định các loại tạp chất phi kim loại trong thép theo đặc điểm quang học và hình thái của phi kim loại. tạp chất và đánh giá mức độ tạp chất dựa trên các tiêu chuẩn liên quan (thường theo GB/T 10561-2005 "Xác định hàm lượng tạp chất phi kim loại trong thép"), kết hợp với kết quả phân tích định tính và định lượng của phổ thành phần tạp chất , xác định chính xác thành phần và nguồn tạp chất, để đúc thép liên tục nhằm cải tiến quy trình sản xuất, giảm số lượng tạp chất có hại, nâng cao độ tinh khiết của thép và sản xuất thép chất lượng cao để tạo cơ sở khoa học.

Xác định định lượng là một trong những hạng mục kiểm tra thường xuyên đối với thép chất lượng cao, thép chất lượng cao. Với điều kiện đã biết loại tạp chất, phương pháp so sánh cấp tiêu chuẩn được sử dụng để đánh giá chất lượng thép.

Tiêu chuẩn GB/T {{0}} "Xác định hàm lượng tạp chất phi kim loại trong thép" quy định diện tích thực tế là 0,5mm2 và trường nhìn thực tế là trường hình vuông 0,71mm2 của quan điểm.

Đánh giá tiêu chuẩn JK: Các tạp chất được chia thành bốn loại cơ bản A, B, C và D, đó là sunfua, alumina, silicat và oxit hình cầu.

Theo hình thái và sự phân bố của các vùi, quang phổ tiêu chuẩn được chia thành năm loại: A, B, C, D và DS. Mỗi loại vùi được chia thành 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, tổng cộng có sáu lớp, số lớp càng lớn, biểu thị số lượng vùi càng lớn thì kích thước càng lớn . Trong tiêu chuẩn GB/T 10561 "Xác định hàm lượng tạp chất phi kim loại trong thép", cũng có các quy định liên quan về khoảng cách giữa hai tạp chất để tránh đánh giá sai về nhiều tạp chất cùng loại xuất hiện trong cùng một trường nhìn.

Loại A (sulfua): Một tạp chất màu xám có độ dẻo cao và có nhiều tỷ lệ hình dạng khác nhau, thường có các đầu tròn.