Inclusiones no metálicas : compuestos químicos de metales con no metales , ubicados en acero y aleaciones en forma de fases separadas.
Las inclusiones no metálicas surgen como resultado de una serie de fenómenos físicos y químicos que ocurren en el metal fundido y solidificado durante su producción.
Todas las inclusiones no metálicas formadas como resultado de ciertas reacciones que tienen lugar en el proceso de producción de metales generalmente se denominan naturales. Estos incluyen óxidos , sulfuros , nitruros y fosfuros .
Además de las inclusiones naturales, el metal también contiene partículas de escoria , refractarios, materiales de molde, es decir, aquellas sustancias con las que el metal está en contacto directo durante la producción. Este tipo de inclusiones no metálicas se denominan extrañas o aleatorias.
La mayor parte de las inclusiones en el metal de fusión por reducción son inclusiones formadas como resultado de una disminución en la solubilidad de las impurezas durante el enfriamiento y la solidificación del metal . Además de las inclusiones naturales, las inclusiones extrañas también están presentes en el metal fundido por reducción.
El nivel moderno de la tecnología de producción de acero permite eliminar en gran medida varias inclusiones del metal . Sin embargo, su contenido total en varios aceros varía ampliamente y afecta significativamente las propiedades del metal .
Las inclusiones no metálicas se dividen por composición química y mineralógica, durabilidad y origen. Según su composición química, las inclusiones no metálicas se dividen en los siguientes grupos:
El mayor número de inclusiones en los metales son óxidos y sulfuros , ya que el contenido de fósforo es bajo. Los nitruros suelen estar presentes en aceros especiales que contienen elementos con una alta afinidad por el nitrógeno .
Según la composición mineralógica, las inclusiones de oxígeno se dividen en los siguientes grupos principales:
Las inclusiones no metálicas se dividen en estables e inestables según su durabilidad. Inestable incluye inclusiones que se disuelven en ácidos diluidos en una concentración de no más del 10%. Los sulfuros de hierro y manganeso son inestables, así como algunos óxidos libres.
Los métodos modernos para la producción de acero y aleaciones no permiten obtener un metal que no contenga inclusiones no metálicas. Existen más o menos inclusiones en cualquier acero según su composición y condiciones de producción. Por lo general, la cantidad de inclusiones no metálicas en el acero no supera el 0,1%. Sin embargo, debido a su pequeño tamaño, el número de inclusiones en el metal es muy elevado.
Las inclusiones no metálicas en el acero son cuerpos extraños que violan la uniformidad de su estructura, por lo que su efecto sobre las propiedades mecánicas y otras puede ser significativo. Durante la deformación durante el laminado , forjado , estampado , las inclusiones no metálicas, especialmente las de forma irregular con bordes y esquinas afiladas, desempeñan el papel de concentradores de tensión y pueden causar la formación de grietas , que es el foco de la falla por fatiga posterior del acero .
De importancia decisiva en el estudio del efecto de las inclusiones no metálicas sobre la calidad del acero son sus propiedades: tamaño, forma, características químicas y físicas, así como la naturaleza de la ubicación en relación con los granos del metal fundido . Las propiedades indicadas de las inclusiones dependen de la composición química del acero , el método de su fundición, y para un grado de acero dado , pueden variar en un amplio rango incluso para el mismo método de su producción .
A la fecha, para el análisis de inclusiones no metálicas se han desarrollado y son ampliamente utilizados diversos métodos, que permiten determinar con gran precisión la composición, estructura y contenido de inclusiones no metálicas en aceros y aleaciones , tanto con sus aislamiento del metal y en metal sólido . El método principal para controlar el contenido de las inclusiones es el análisis mediante microscopía óptica de macro y microsecciones de cierto tamaño y ubicación recortada (GOST 1778-70). El conteo y el dimensionamiento se realizan manualmente o mediante sistemas de video automatizados. En algunos casos, se utiliza el siguiente método. Una determinada masa del metal en estudio se funde en un crisol de cobre mediante un haz de electrones, y luego se analizan las inclusiones que flotan a la superficie de la corteza del lingote cristalizadas en el último momento.