ผลของการเจือของอโลหะต่อเหล็ก

一.สิ่งที่รวมอยู่ในนั้นคืออะไร

การรวมตัวของอโลหะเป็นส่วนประกอบประเภทหนึ่งในเหล็ก ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวและการเย็นตัวของเหล็ก และเกิดการเปลี่ยนแปลงหลายครั้งระหว่างการประมวลผลแบบเย็นและร้อน ตามแหล่งกำเนิด การรวมมักจะแบ่งออกเป็นสองประเภท: ภายนอกและภายนอก และยังสามารถจำแนกตามความสามารถในการเปลี่ยนรูป สัณฐานวิทยา และการกระจาย ส่วนนี้จะแนะนำการจำแนกตามแหล่งที่มาเป็นหลัก ตามความสามารถในการเปลี่ยนรูปของบรรยากาศการรวมที่ไม่ใช่โลหะ การรวมแบบเปราะ Al2O3 การรวมพลาสติก FeS, MnS และการรวมที่ไม่เปลี่ยนรูป SiO2 จำแนกตามสัณฐานวิทยาและการกระจาย, คลาส A, คลาส B, คลาส C, คลาส D

1.การรวมภายนอก

ในกระบวนการถลุงเหล็ก ปฏิกิริยาดีออกซิเดชั่นจะผลิตออกไซด์และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ หากผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่เกิดขึ้นก่อนการแข็งตัวของเหล็กเหลว ก็จะยังคงอยู่ในเหล็ก

Mn+FeO → Fe+MnO

Si+2FeO → SiO2+2Fe

2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3

Ti+2FeO → 2Fe+TiO2

ธาตุที่ไม่บริสุทธิ์ เช่น ออกซิเจน ซัลเฟอร์ และไนโตรเจนที่ละลายในเหล็กเหลวจะถูกตกตะกอนในการทำความเย็นและการแข็งตัว หรือในสารละลายของแข็ง และสุดท้ายจะยังคงอยู่ในแท่งโลหะ เกือบทั้งหมดกลายเป็นออกไซด์ ซัลไฟด์ ซิลิเกต ฯลฯ สารประกอบเหล่านี้เรียกว่าการรวมภายนอก

1) ออกไซด์: อลูมินาทั่วไปซึ่งเป็นสารเปราะขนาดเล็กที่ไม่ละลายน้ำและมีความแข็งสูงที่เกิดขึ้นเมื่ออะลูมิเนียมถูกดีออกซิไดซ์ มันถูกสลายตัวในระหว่างการประมวลผลที่ร้อน จากนั้นอนุภาคขนาดเล็กจะถูกกระจายเป็นแถบตามทิศทางการประมวลผล บางครั้งหลายแถบขนานกัน ออกไซด์ที่มีแถบสีเหล่านี้จะช่วยลดความแข็งแรงเมื่อยล้าของเหล็กได้อย่างมาก

2) ซัลไฟด์: มีความเป็นพลาสติกสูงที่อุณหภูมิสูง สามารถขยายได้ด้วยการเสียรูปในระหว่างการประมวลผลที่ร้อน มีอัตราส่วนรูปร่างที่หลากหลายของการรวมสีเทาเดี่ยว โดยทั่วไปปลายจะโค้งมน โดยทั่วไป ได้แก่ เฟอร์รัสซัลไฟด์ แมงกานีสซัลไฟด์ ฯลฯ ซัลไฟด์จะช่วยลดคุณสมบัติตามขวางของเหล็กได้อย่างมาก

3) ซิลิเกต: มีความเป็นพลาสติกสูงที่อุณหภูมิสูง สามารถขยายไปตามทิศทางการประมวลผลในระหว่างการประมวลผลที่ร้อน รูปร่างหยาบ แสดงรูปร่างแกนหมุน ส่วนใหญ่เป็นการรวมที่ซับซ้อน

4) ไนไตรด์: มีจุดหลอมเหลวและความแข็งสูง ไม่ทำให้เสียรูปในระหว่างการประมวลผลที่ร้อน และแสดงรูปทรงเรขาคณิตสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือปกติภายใต้กล้องจุลทรรศน์

5) รอยตำหนิที่ไม่เปลี่ยนรูปเหมือนจุด: ยังคงรักษารูปร่างกลมหรือวงรีปกติมากขึ้นหลังการประมวลผลที่ร้อน

การกระจายของการรวมภายนอกค่อนข้างสม่ำเสมอ และอนุภาคมีขนาดเล็ก และการดำเนินการที่ถูกต้องและมาตรการกระบวนการที่เหมาะสมสามารถลดจำนวนและเปลี่ยนองค์ประกอบ ขนาด และการกระจายได้ แต่โดยทั่วไปแล้วจะหลีกเลี่ยงไม่ได้

2.การรวมจากภายนอก

ตะกรันที่แขวนอยู่บนพื้นผิวของเหล็กหลอมเหลวในกระบวนการถลุงและเทหรือวัสดุทนไฟหรือสิ่งเจือปนอื่น ๆ ที่หลุดออกจากผนังด้านในของเตาหลอมเหล็ก ร่องเหล็กและทัพพีจะไม่ถูกกำจัดออกทันเวลาก่อนที่จะแข็งตัวของเหล็กหลอมเหลว และ วัสดุทนไฟผสมและอนุภาคตะกรันมีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบและโครงสร้างอย่างต่อเนื่องผ่านปฏิกิริยาทางเคมีกับเหล็กหลอมเหลว และกลายเป็นสิ่งแปลกปลอมในเหล็ก เป็นการรวมตัวกันที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโลหะกับสารภายนอกระหว่างกระบวนการถลุง

ลักษณะทั่วไปของการรวมดังกล่าวคือ รูปร่างไม่สม่ำเสมอ มีขนาดค่อนข้างใหญ่ และไม่สม่ำเสมอ หรือที่เรียกว่าการรวมหยาบ การรวมดังกล่าวสามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยการดำเนินการที่เหมาะสม

2.ผลกระทบของการรวมอโลหะบนเหล็ก

1.ประสิทธิภาพการบริการ

การรวมตัวของอโลหะจะถูกกระจายในเมทริกซ์ของโลหะ เช่นเดียวกับที่ช่องว่างที่มีความแข็งแรงต่ำจำนวนมากกระจายอยู่ในโลหะ และช่องว่างเหล่านี้จะไหลไปพร้อมกับการเสียรูปของโลหะภายใต้การกระทำของแรงภายนอก และช่องว่างที่เกิดจากสิ่งที่ไม่ใช่โลหะ -การรวมตัวของโลหะจะถูกยืดและขยายออกจนเกิดรอยแตกร้าว ดังนั้นจึงส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการแตกหัก (ความเป็นพลาสติก ความเหนียว ความล้า ฯลฯ) อาการหลักคือ:

คุณสมบัติความเมื่อยล้า ↓

เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าการรวมเข้าด้วยกันเป็นที่มาของความล้มเหลวจากความล้าของเหล็ก การรวมตัวแบบเปราะที่มีแรงยึดเกาะต่ำและขนาดใหญ่และการรวมแบบทรงกลมที่ไม่สามารถเปลี่ยนรูปได้มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติความเมื่อยล้า และยิ่งมีความแข็งแรงสูงเท่าใด อันตรายก็จะยิ่งมากขึ้นตามที่แสดงในรูปที่ 5. สำหรับเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง หากพื้นผิวของชิ้นงานอยู่ในสภาพการประมวลผลที่ดี การเริ่มแตกร้าวจากการรวมตัวจะกลายเป็นโหมดการแตกร้าวจากความล้าหลัก การรวมขนาดเล็กอาจมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการเกิดรอยแตกร้าว แต่มีประโยชน์ต่อการแพร่กระจายของรอยแตกเมื่อยล้า

การรวมตัวของอโลหะจะถูกกระจายในเมทริกซ์ของโลหะ เช่นเดียวกับที่ช่องว่างที่มีความแข็งแรงต่ำจำนวนมากกระจายอยู่ในโลหะ และช่องว่างเหล่านี้จะไหลไปพร้อมกับการเสียรูปของโลหะภายใต้การกระทำของแรงภายนอก และช่องว่างที่เกิดจากสิ่งที่ไม่ใช่โลหะ -การรวมตัวของโลหะจะถูกยืดและขยายออกจนเกิดรอยแตกร้าว ดังนั้นจึงส่งผลต่อประสิทธิภาพของกระบวนการแตกหัก (ความเป็นพลาสติก ความเหนียว ความล้า ฯลฯ) อาการหลักคือ:

คุณสมบัติความเมื่อยล้า

แรงกระแทกความเหนียวพลาสติก

การมีอยู่ของสารที่ไม่ใช่โลหะมีบทบาทสำคัญในคุณภาพของเหล็กและผลิตภัณฑ์ การรวมซัลไฟด์ทำให้เหล็กเปราะร้อน ในสถานะเย็นของเหล็ก สารเจือปนเหล่านี้จะส่งผลต่อความแข็งแรงและความเหนียวของเหล็ก การรวมมุมแข็งบางอย่างช่วยลดการหดตัวของส่วนเหล็กอย่างเห็นได้ชัด การรวมอโลหะมีผลกระทบมากขึ้นต่อความต้านทานแรงดึงของเหล็ก การแตกหักของเหล็กที่ดีเยี่ยมคือการแตกหักแบบพลาสติก เมื่อมีการรวมตัวของการรวมตัวของเหล็กหรือการรวมตามการกระจายขอบเขตของเกรน การแตกหักมักจะเริ่มต้นจากสถานที่เหล่านี้ เพื่อให้มีความแข็งแรง ลดลงอย่างรวดเร็ว

2. การประมวลผลทรัพย์สิน

1) ในกระบวนการตีขึ้นรูปและงานเย็น การดับความร้อนและการเชื่อม เนื่องจากการรวมตัวกันจะทำลายความต่อเนื่องของโครงสร้างเหล็ก เมื่อเกิดความเค้นดึงหรือความเค้นเฉือน ผลิตภัณฑ์เหล็กจะแตกร้าวตามการกระจายตัวของสารเจือปน

2) คุณภาพพื้นผิวหลังการรีดและความหยาบผิวของชิ้นส่วนหลังการเจียรลดลง

3. อิทธิพลของการยืดตัว

When the inclusion particles are relatively large (>10μm) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีปริมาณการรวมต่ำ ความแข็งแรงของผลผลิตและความต้านทานแรงดึงของเหล็กลดลงอย่างเห็นได้ชัด เมื่ออนุภาครวมมีขนาดเล็กถึงขนาดที่กำหนด (< 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. การจัดอันดับเชิงปริมาณของการรวมอโลหะ

ในระหว่างการให้คะแนนการเจือปนของอโลหะในเหล็ก โดยทั่วไป อุปกรณ์ต่างๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด และสเปกโตรมิเตอร์พลังงานจะถูกนำมาใช้เพื่อระบุประเภทของการเจือปนของอโลหะในเหล็กตามลักษณะทางแสงและสัณฐานวิทยาของอโลหะ การรวมและประเมินระดับของการรวมโดยอ้างอิงกับมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง (โดยทั่วไปเป็นไปตาม GB/T 10561-2005 "การกำหนดปริมาณการรวมที่ไม่ใช่โลหะในเหล็ก") รวมกับผลการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของสเปกตรัมองค์ประกอบการรวม กำหนดองค์ประกอบและแหล่งที่มาของการรวมอย่างถูกต้อง สำหรับการหล่อเหล็กอย่างต่อเนื่องเพื่อปรับปรุงกระบวนการผลิต ลดจำนวนการรวมที่เป็นอันตราย ปรับปรุงความบริสุทธิ์ของเหล็ก และผลิตเหล็กคุณภาพสูงเพื่อเป็นพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์

การกำหนดเชิงปริมาณเป็นหนึ่งในรายการการตรวจสอบตามปกติสำหรับเหล็กคุณภาพสูงและเหล็กคุณภาพสูง ภายใต้เงื่อนไขที่ทราบประเภทของสิ่งที่เจือปน จะใช้วิธีเปรียบเทียบเกรดมาตรฐานเพื่อตัดสินคุณภาพของเหล็ก

GB/T มาตรฐาน {{0}} "การกำหนดปริมาณการรวมอโลหะในเหล็ก" กำหนดว่าพื้นที่จริงคือ 0.5 มม.2 และขอบเขตการมองเห็นจริงคือช่องสี่เหลี่ยมจัตุรัส 0.71 มม.2 ของมุมมอง

ระดับมาตรฐาน JK: สารเจือปนแบ่งออกเป็นสี่ประเภทพื้นฐาน A, B, C และ D ซึ่งได้แก่ ซัลไฟด์ อลูมินา ซิลิเกต และออกไซด์ทรงกลม

ตามลักษณะทางสัณฐานวิทยาและการกระจายของการรวม สเปกตรัมมาตรฐานแบ่งออกเป็นห้าประเภท: A, B, C, D และ DS การรวมแต่ละประเภทแบ่งออกเป็น 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 รวมเป็น 6 เกรด ยิ่งจำนวนเกรดยิ่งมาก แสดงว่ายิ่งมีจำนวนการรวมมากเท่าใด ขนาดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น . ในมาตรฐาน GB/T 10561 "การกำหนดปริมาณการรวมอโลหะในเหล็ก" ยังมีข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องสำหรับระยะห่างระหว่างการรวมสองรายการเพื่อหลีกเลี่ยงการประเมินที่ไม่ถูกต้องของการรวมหลายประเภทในประเภทเดียวกันที่ปรากฏในมุมมองเดียวกัน

คลาส A (ซัลไฟด์) : การรวมสีเทาเดี่ยวที่มีความเหนียวสูงและมีอัตราส่วนรูปแบบที่หลากหลาย โดยทั่วไปจะมีปลายโค้งมน