Nem fémes zárványok

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt hozzászólók, és jelentősen eltérhet a 2014. szeptember 13-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .

Nem fémes zárványok  - fémek és nem fémek kémiai vegyületei , amelyek acélban és ötvözetekben találhatók külön fázisok formájában.

A zárványok kialakulásának forrásai

A nemfémes zárványok számos fizikai és kémiai jelenség eredményeként keletkeznek, amelyek az olvadt és megszilárduló fémben a gyártás során fellépnek.

A fémgyártás folyamatában lejátszódó bizonyos reakciók eredményeként létrejövő összes nemfémes zárványt általában természetesnek nevezik. Ide tartoznak az oxidok , szulfidok , nitridek és foszfidok .

A fém a természetes zárványokon kívül salakrészecskéket , tűzálló anyagokat, penészanyagokat is tartalmaz , vagyis azokat az anyagokat, amelyekkel a fém közvetlenül érintkezik a gyártás során. Az ilyen nemfémes zárványokat idegennek vagy véletlenszerűnek nevezik.

A redukciós olvadású fémben lévő zárványok nagy része a fém lehűlése és megszilárdulása során a szennyeződések oldhatóságának csökkenése következtében keletkező zárványok . A redukciós olvadófémben a természetes zárványok mellett idegen zárványok is jelen vannak .

A korszerű acélgyártási technológia lehetővé teszi a különböző zárványok nagymértékben történő eltávolítását a fémből . Összességük azonban a különböző acélokban igen eltérő, és jelentősen befolyásolja a fém tulajdonságait .

Nem fémes zárványok osztályozása

A nemfémes zárványokat kémiai és ásványtani összetétel, tartósság és eredet szerint osztják fel. Kémiai összetételük szerint a nemfémes zárványok a következő csoportokba sorolhatók:

  1. oxidok (egyszerű - FeO, MnO, Cr 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 stb.; komplex - FeO Fe 2 O 3 , FeO Al 2 O 3 , FeO Cr 2 O 3 , MgO Al 2 O 3 , 2FeO SiO 2 stb.);
  2. szulfidok (egyszerű - FeS, MnS, Al 2 S 3 , CaS, MgS, Zr 2 S 3 stb.; komplex - FeS FeO, MnS MnO stb.);
  3. nitridek (egyszerű - ZrN, TiN, AlN, CeN stb.; komplex - Nb (C, N), V (c, N) stb.), ötvözött acélokban találhatók , amelyek összetételükben erős nitridképző elemeket tartalmaznak : titán , alumínium , vanádium , cérium stb.;
  4. foszfidok (Fe 3 P, Fe 2 P stb.)
  5. szilikátok

A fémekben a legtöbb zárvány az oxidok és a szulfidok , mivel a foszfortartalom alacsony. A nitridek általában a nitrogénhez nagy affinitású elemeket tartalmazó speciális acélokban vannak jelen .

Az ásványi összetétel szerint az oxigénzárványok a következő fő csoportokra oszthatók:

  1. szabad oxidok  - FeO, MnO, Cr 2 O 3 , SiO 2 ( kvarc ), Al 2 O 3 ( korund ) stb.;
  2. A spinellek  összetett oxidok , amelyeket két- és háromértékű fémek képeznek. A ferritek, kromitok és aluminátok tartoznak ebbe a csoportba.
  3. az acélban lévő szilikátok tiszta SiO 2 vagy SiO 2 által előállított üveg formájában , vas-, mangán-, króm-, alumínium-, volfrám-oxidok, valamint kristályos szilikátok szennyeződéseivel . A szilikátok alkotják a nemfémes zárványok legnagyobb csoportját. A folyékony acélban a nem fémes zárványok olvadáspontjuktól függően szilárd vagy folyékony halmazállapotúak .

A nem fémes zárványokat tartósságuk szerint stabilra és instabilra osztják. Az instabil közé tartoznak azok a zárványok, amelyek híg savakban legfeljebb 10%-os koncentrációban oldódnak. Instabilok a vas- és mangán-szulfidok, valamint néhány szabad oxid.

Nem fémes zárványok hatása az acél és ötvözetek tulajdonságaira

Az acél és ötvözetek előállításának modern módszerei nem teszik lehetővé olyan fém előállítását , amely nem tartalmaz nem fémes zárványokat. Több-kevesebb zárvány található bármely acélban az összetételének és a gyártási körülményeinek megfelelően. Általában az acélban lévő nemfémes zárványok mennyisége nem haladja meg a 0,1%-ot. Kis méretük miatt azonban a fémben lévő zárványok száma nagyon magas.

Az acélban lévő nemfémes zárványok olyan idegen testek, amelyek megsértik a szerkezet egységességét, így hatásuk a mechanikai és egyéb tulajdonságokra jelentős lehet. A hengerlés , kovácsolás , sajtolás során bekövetkező deformáció során a nem fémes zárványok, különösen szabálytalan alakúak, éles szélekkel és sarkokkal, feszültségkoncentrátorként játszanak szerepet, és repedés kialakulását okozhatják , amely az acél későbbi kifáradási meghibásodásának a középpontjában áll .

A nemfémes zárványok az acél minőségére gyakorolt ​​hatásának vizsgálatában döntő jelentőségűek azok tulajdonságai: méretük, alakjuk, kémiai és fizikai jellemzőik, valamint a hely jellege az öntött fém szemcséihez viszonyítva . A zárványok jelzett tulajdonságai az acél kémiai összetételétől, olvasztásának módjától függenek , és adott acélminőség esetén széles tartományban változhatnak, akár azonos előállítási mód esetén is .

A mai napig a nemfémes zárványok elemzésére különféle módszereket fejlesztettek ki és széles körben alkalmaznak, amelyek lehetővé teszik az acélban és ötvözetekben található nemfémes zárványok összetételének, szerkezetének és tartalmának nagy pontosságú meghatározását. szigetelés fémtől és tömör fémben . A zárványok tartalmának szabályozásának fő módszere egy bizonyos méretű és kivágási hely makro- és mikrometszeteinek fénymikroszkópos elemzése (GOST 1778-70). A számlálás és a méretezés manuálisan vagy automatizált videorendszerekkel történik. Bizonyos esetekben a következő módszert alkalmazzák. A vizsgált fém adott tömegét egy réztégelyben elektronsugárral megolvasztják, majd az utolsó pillanatban kikristályosodott tuskókéreg felületére felúszó zárványokat elemzik.

Irodalom

  1. A. P. Gulyaev. Fémtudomány. Tankönyv egyetemek számára. 6. kiadás, átdolgozva. és további - M .: Kohászat, 1986. - 544 p.
  2. N. A. SZMIRNOV A termelési termékek elemzésének és ellenőrzésének modern módszerei. 2. kiadás, kiegészítés. és átdolgozták. - M .: Kohászat, 1985. - 256 p.
  3. Metallográfiai Laboratórium / Szerk. Livshits B. G. - M .: Állam. tudományos és műszaki vas- és színesfémkohászat szakirodalmi kiadója, 1957. - 696 p.

Linkek