содержание   ..  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

Поверхностные и внутренние дефекты слитков

Стальные слитки в зависимости от марки стали и технологии выплавки и разливки имеют различные поверхностные и внутренние дефекты.

Одни из них, например неметаллические включения, получаются неизбежно и устранить их вредное влияние

удается с большим трудом. Другие являются следствием нарушения режимов либо выплавки и раскисления, либо разливки. Большинство дефектов слитков сохраняется при дальнейшем переделе, в результате чего снижаются качество продукции и выход годного металла.

Трещины — наиболее часто встречающиеся пороки стальных слитков. В зависимости от происхождения они делятся на следующие категории: горячие продольные и поперечные в поверхностном слое слитка; осевые межкристаллитные; холодные.

Горячие трещины — чаще всего продольные, извилистые с окисленной поверхностью — располагаются в разных местах слитка, но наибольшее количество их встречается на углах или рядом с ними; в местах стыка прибыльной надставки и изложницы; внизу слитка при переходе к кюмпельной его части. Длина трещин может достигать значительной величины; иногда превышает

1 м, ширина 1—3 мм. Горячие трещины в поверхностном слое слитка могут быть открытыми и закрытыми.

Наиболее существенными причинами, вызывающими появление горячих трещин в поверхностном слое слитка, принято считать следующие:

а) напряжения, возникающие от сопротивления усадке жидкой сердцевины; б) напряжения, возникающие при последовательном остывании слоев слитка и связанные с превращениями; в) напряжения в корке слитка, являющиеся следствием ее неравномерной толщины; г) заторможенную усадку затвердевшей оболочки слитка от внешних дефектов на стенках изложниц. При охлаждении жидкой стали в изложнице происходит кристаллизация и вместе с ней объемная усадка корочки слитка; с последней связано возникновение внутренних напряжений в затвердевшей части.

Небольшая склонность высокоуглеродистых сталей к образованию горячих трещин объясняется тем, что эти стали имеют широкий интервал затвердевания, а количества остаточной жидкой фазы в эффективном интервале кристаллизации достаточно для заполнения пустот, возникающих при торможении усадки.

Из углеродистых сталей максимальной склонностью к образованию горячих трещин обладают стали, имеющие состав, близкий к перитектическому (0,18 % С), хотя их прочность при высоких температурах значительно выше, чем остальных сталей.

Легирующие добавки оказывают большое влияние на пластичность корочки слитка и происходящую усадку. По мере увеличения содержания легирующих элементов в большинстве случаев связь между дендритами нарушается вследствие недостаточного количества жидкой фазы, что приводит к образованию горячих трещин. Такие элементы, как хром, никель, молибден, увеличивают линейную усадку стали при высоких температурах, что способствует возникновению трещин.

В то же время легирование стали элементами, расширяющими эффективный интервал кристаллизации, приводит к уменьшению усадки и повышению пластичности стали.

Решающее влияние на образование горячих трещин в сплавах оказывает не только количество, но и состав легкоплавкой эвтектики в междендритных пространствах. Оба фактора определяют уровень механических свойств сплавов в эффективном интервале кристаллизации.

Сера, например, повышает склонность стали к горячим трещинам при ее содержании более 0,025 %. Это объясняется тем, что образующиеся при затвердевании металла сульфиды железа располагаются преимущественно по границам зерен, ослабляя связи между ними.

Обработка стали в ковше жидким синтетическим шлаком или шлакообразующими смесями в значительной мере снижает содержание серы в стали, а вместе с ней уменьшается пораженность металла горячими трещинами.

Присутствие марганца в стали ослабляет вредное влияние серы. Сульфиды марганца выделяются при более высокой температуре, чем сульфиды железа, и не располагаются на границе зерен. Отношение содержания марганца к сере должно быть не менее 15—17. При производстве стали, склонной к образованию горячих трещин, стремятся к тому, чтобы содержание серы не превышало 0,020—0,025 %.

С увеличением содержания кислорода в стали происходит образование легкоплавких неметаллических включений (эвтектик) из сернистого железа и низшего оксида железа, располагающихся по границам зерен и способствующих образованию горячих трещин.

Горячие трещины чаще всего появляются в тот момент, когда корочка затвердевшего металла, плотно прижатая к стенке изложницы, интенсивно охлаждается, при этом сокращаются ее линейные размеры. Неровности на внутренней поверхности изложниц тормозят усадку стали и тем самым вызывают образование продольных и поперечных трещин.

Часто причиной образования горячих трещин в слитке являются температурные напряжения, возникающие вследствие его неравномерного охлаждения. Первопричиной здесь могут быть неудачная конструкция изложницы, температура разливаемого металла (значительный перегрев стали, близкое расположение одной или нескольких стенок изложницы к струе стали) и скорость наполнения изложницы (разливка стали без торможения струи в момент ее заливки в изложницу или в форму).

Для уменьшения образования горячих трещин успешно применяются легкоплавкие засыпки на зеркало металла в процессе разливки. Они плавятся и создают между стенкой изложницы и слитком изолирующий слой в виде гарнисажа, который уменьшает температурный градиент в поверхностных слоях слитка, облегчает условия торможения усадки, что способствует снижению брака слитков по трещинам.

На скорость роста первичной корочки существенное влияние оказывает теплообмен между слитком и изложницей. На величину теплопередачи от слитка к изложнице влияют продолжительность контакта корочки слитка с изложницей и интенсивность воздействия на нее циркуляционных потоков жидкой стали.

Решающее влияние на момент образования зазора оказывает форма изложницы. Вогнутость грани слитка задерживает образование зазора между слитком и изложницей, а выпуклость способствует более быстрому отделению слитка.

При затвердевании прямоугольных слитков раньше отделяется от стенок изложницы узкая грань, поэтому образование зазора здесь всегда происходит раньше, чем по широким.

Влияние ферростатического давления жидкой стали на углы слитка значительно меньше, чем на грани, удельная поверхность больше, поэтому отделение корочки от стенок изложницы будет происходить раньше всего по углам слитка, что вызывает образование зазора и уменьшает скорость затвердевания стали.
 

Расчет показывает, что если давление жидкого металла на грани квадратного слитка, имеющего поперечное сечение 600X600 мм и высоту 2000 мм, составляет 670 МПа, то на углы слитка, имеющие радиусы 60 мм, ферростатическое давление не превышает 120 МПа.

В начальный период затвердевания слитка толщина корки на его гранях в два раза превышает толщину корки в углах. По углам слитка происходит быстрый отвод тепла по двум направлениям. При этом затвердевшая корочка отходит от угла изложницы и образует зазор, последующая скорость кристаллизации соответственно уменьшается. В результате совместного действия ферростатического давления и торможения усадки в углах слитка возникают трещины.

Для предотвращепия образования угловых трещин вследствие разнотолщинности корки изложницы проектируются из расчета обеспечения минимального ферростатического давления по углам слитка и последовательного отделения корочки в направлении от угла к грани.

Волнистые изложницы способствуют равномерному распределению деформации кристаллизующейся корочки между небольшими участками поверхности слитка и снижает примерно в 15—20 раз величину напряжений. Поэтому ребристые слитки менее склонны к образованию трещин. Волнистые изложницы широко применяют при разливке спокойной и кипящей стали. В связи с предрасположением круглых слитков (особенно диаметром выше 250 мм) к образованию продольных трещин предпочитают, если позволяют условия, разливать сталь на многогранные слитки.

Наличие при сифонной разливке конвективных потоков и меняет скорость затвердевания по высоте слитка — она оказывается меньшей в местах особенно интенсивной циркуляции металла. Отклоняющаяся струя металла при сифонной разливке замедляет скорость затвердевания корочки слитка у поверхности изложницы, противоположной центровой; более тонкая корочка, как уже было отмечено, в большей степени поражается продольными трещинами.

К числу наиболее эффективных мер предупреждения горячих продольных и поперечных трещин относятся следующие: выбор оптимального режима разливки и температур: металла; разливка стали в изложницы с вогнутыми или волнистыми гранями; целесообразно конструировать углы в изложницах с радиусом закругления не более 0,1 D слитка; выплавка металла с низкими содержаниями вредных примесей: серы, фосфора, газов и неметаллических включений; разливка стали под экзотермическим шлаком; использование защитных покрытий изложниц.

Осевые межкристаллитные трещины в большинстве случаев встречаются в слитках легированной стали. Они образуются преимущественно по границам зерен в осевой зоне слитков; часто распространяются на большой длине слитка, а по ширине — на расстоянии трех—четырех и более зерен (рис. 19).

Механизм образования межкристаллитных трещин примерно такой же, как и механизм возникновения трещин в поверхностных слоях слитка. На конечном этапе кристаллизации движущиеся с противоположных сторон навстречу друг другу двухфазные зоны смыкаются по оси слитка. К этому времени прекращается поступление в изложницу жидкого металла, вследствие чего скорость усадки в осевых объемах начинает превышать скорость усадки наружных слоев слитка. При этом в осевых объемах возникают растягивающие напряжения, в периферийных — сжимающие. Если растягивающие напряжения достигают критической величины, то в осевой зоне возникают межкристаллитные трещины. В процессе дальнейшего охлаждения слитка межкристаллитные трещины получают дополнительное развитие.

Наиболее склонны к осевым межкристаллитным трещинам низкоуглеродистые стали, легированные хромом, никелем, вольфрамом, обладающие узким эффективным интервалом кристаллизации, максимальной усадкой и невысокой пластичностью в области высоких температур.

Практикой работы многих заводов установлено, что посадка слитков в нагревательные колодцы при температуре поверхности не ниже 900 °С способствует снижению брака металла по межкристаллитным трещинам. Несмотря на важность проблемы межкристаллитных трещин, пока еще нет достаточно полного объяснения причин их возникновения и не выработаны меры, предупреждающие их. В случаях торможения усадки слитка в продольном направлении на поверхности его могут образоваться открытые трещины. Подвисание слитка на подтеках металла в щели, между изложницей и прибыльной надставкой, между изложницей и поддоном или в трещинах и вымоинах на поверхности изложниц служит основной причиной появления трещин этого вида. Чаще всего такие трещины — поперечные, располагаются они у мест подвисания слитка (рис. 20).

Меры предупреждения образования трещин от подвисания следующие: медленная разливка в зоне стыка прибыльной надставки и изложницы; отбраковка изложниц с глубокими вымоинами и трещинами; использование сквозных уширенных книзу изложниц.

Холодные трещины образуются от температурных напряжений, возникающих в слитках в интервале температур 120—300 °С в процессе их охлаждения или нагрева.

Холодные трещины представляют собой надрывы металла, располагающиеся большей частью в поперечном направлении по отношению к оси слитка. Холодные трещины, как правило, обнаруживаются при прокатке слитков, иногда их называют «скворечниками» (рис. 21).

Особенно подвержены этому пороку слитки из стали с низкой пластичностью в холодном состоянии. Примером могут служить слитки электротехнической стали с 3,5—4,5 % Si.

Методом автоматической регистрации звуковых колебаний, возникающих в момент разрыва металла, установлен температурный интервал образования в слитках трансформаторной стали внутренних трещин. Они возникают в области температур ниже 1200°С. Это связано с переходом трансформаторной стали при этих температурах в хрупкое состояние. Замедленное охлаждение слитков трансформаторной стали от 900 °С до температуры окружающей среды со скоростью <14°С/ч, а также замедленный нагрев перед прокаткой устраняют эти трещины и связанный с ними брак сутунки.

Расслоение («расслой») — этот вид дефекта внешне очень напоминает межкристаллитные трещины. Расслой обнаруживается при резке прокатных заготовок спокойной, полуспокойной и кипящей сталей (блюмов, слябов) или уже в готовых изделиях — прутках, листах и т. п.

(рис. 22, 23). На торцах разрезанных сутунок или листов расслой представляет собой видимый разрыв сплошности, напоминающий риску, вытянутую в направлении прокатки. На ножницах в срезе металла он хорошо просматривается. Расслой в листах спокойной и кипящей стали всегда связан со скоплениями неметаллических включений, сосредоточенных вблизи усадочной раковины или пузырей. Преобладающими включениями этой группы являются силикаты, алюминаты, кремнезем.

Нередко обнаруживаются прерывистые скопления силикатов (рис. 24, а) или алюминатов (рис. 24,6).

В легированных сталях по месту расслоений обычно обнаруживают грубую пористость или несплошность, которая, как правило, сопровождается грубыми неметаллическими включениями или пороками ликвационного характера. Особенно подвержены расслоениям прокатные заготовки некоторых марок спокойной стали: 35ХГТ, ШХ15ГС, осевой, 45Г2, полуспокойной и низкоуглеродистой кипящей.

Осевые расслоения в большинстве случаев не устраняются даже при весьма значительных обжатиях в процессе прокатки. Сравнительно редко этот дефект имеет неокисленную поверхность и при прокатке заваривается.

Даже самый тщательный контроль зачастую не обеспечивает выявления «расслоя» на металлургических заводах, обнаруживается он на машиностроительных заводах при изготовлении изделий. Поэтому «расслой» представляет большую опасность с точки зрения надежности и долговечности работы конструкций.

Причиной появления расслоений могут быть: нарушения технологии выплавки и раскисления; продолжительное кипение стали в изложнице до момента мехаиического или химического закупоривания слитков; затягивание в глубь слитка пленки оксидов с зеркала металла.

Плены — этот вид дефекта представляет собой окисленные брызги или всплески металла, которые не свариваются с основным металлом в слитке и располагаются на его поверхности в виде тонких корочек (рис. 25, а).

Плены очень часто выявляются уже на прокатанном металле.

Образование плен на слитках вызвано в основном следующими причинами: небрежной разливкой и плохой подготовкой изложницы; разливкой кипящей стали с повышенной окисленностью, с низкой или высокой температурой. Чаще плены располагаются на поверхности нижней части слитка. По всей поверхности слитка они встречаются у слитков кипящей стали, где больше содержание газов в металле.

Образование плен при разливке сверху происходит из-за разбрызгивания струи стали при ударе о дно изложницы или о поддон. Окислившиеся брызги оседают на стенки изложницы и при недостаточно высокой температуре разливаемого металла не растворяются в нем.

При разливке сифоном плены на поверхности слитка образуются в результате неправильной установки изложницы, слишком низкой температуры стали и изложницы при разливке, неравномерной смазки изложницы или неудовлетворительного качества исходных материалов.

На кипящей стали, разливаемой сифонным способом в мелкие слитки, разбрызгивание металла наблюдается довольно редко, зато может возникнуть бурление жидкой стали после наполнения изложницы примерно наполовину. Это объясняется тем, что растворенные в большом количестве газы выделяются из нее не постепенно, а толчками по мере их накопления.

Вследствие бурления сталь поднимается выше нормального уровня на 40—60 мм, после чего уровень снижается, образуя на стенках изложницы застывшую корку толщиной 3—5 мм (рис. 25,6).
Для устранения бурления в изложнице рекомендуется исключать перегревание кипящей стали; обеспечивать содержание низшего оксида железа в шлаке не более 14%; не присаживать в сталь ферромарганец при высоком содержании марганца (выше 0,45%); увеличивать выходное сечение сифонного кирпича или стаканчика за счет эллиптической формы; использовать деревянные крышки, дощечки для ограничения разбрызгивания при разливке.

Для борьбы с пленами на слитках спокойной стали разливку производят так, чтобы количество брызг, попадающих на стенки изложницы, было минимальным. Сокращение брызг и всплесков металла достигается за счет применения промежуточных устройств (ковшей, воронок), использования изложниц со сферической формой дна или кюмпельных поддонов, а также при соблюдении рекомендуемых режимов разливки.

Для ослабления влияния брызг разливку стали следует проводить быстро, а нижнюю часть защищать специальными манжетами.

Создание восстановительной атмосферы в изложнице исключает оскисление капель металла, поэтому брызги будут свариваться.

Пузыри — этот дефект слитков и заготовок нарушает сплошность металла. Пузыри могут находиться на самой поверхности слитка, вблизи поверхности или глубоко в объеме слитка.

На рис. 26 показана заготовка стали с подкорковыми пузырями.

Пузыри, расположенные вблизи поверхности слитка, принято называть подкорковыми. Подкорковые пузыри встречаются во всех стальных слитках. По размерам они бывают самые разнообразные: в среднем 2—3 мм и редко больше. При сообщении подкорковых пузырей с атмосферой поверхность их окисляется, при прокатке они не завариваются, образуя волосовины на заготовках.

Мелкие пузыри, расположенные на глубине 2—3 мм от поверхности слитка, не представляют опасности, так как наружные слои металла окисляются и уходят в окалину.

Глубоко расположенные пузыри в слитке, если поверхность их не окисляется, не загрязнена неметаллическими включениями, при достаточно сильных обжатиях свариваются.

Подкорковые пузыри в слитках образуются при: недостаточной раскисленности металла; заворотах окисленной пленки; густой смазке изложниц или при высоком содержании влаги в смазке (более 0,5 %); использовании холодных и неочищенных изложниц; применении сырого сифонного припаса; разливке стали неорганизованной струей; высоком содержании газов.

В донной части слитка пузыри могут образовываться, если изложница наполняется слишком медленно.

Для устранения подкорковых пузырей и ослабления факторов, способствующих их появлению, необходимо проводить тщательное раскисление спокойной стали; аккуратно смазывать изложницы, нагретые до 80—120 СС; строго центрировать струю металла; разливать сталь при температуре, не ниже регламентированной технологической инструкцией.

Иногда случается, что прокатанная из кипящей или полуспокойной сталей сутунка поражается рванинами на ребрах и узких гранях глубиной до 10 мм, а иногда и более (рис. 27). Главной причиной появления рваной кромки на полосах и сутунке кипящей стали являются подкорковые или сотовые пузыри, переокислепность металла при выплавке, высокое содержание в стали серы при недостаточном содержании марганца. Переокислен-ность кипящей стали (а также насыщение ее водородом) вызывается большой продолжительностью доводки плавки, обусловленной расплавлением ванны с низким содержанием углерода, недостаточным для обеспечения нормального ее кипения.

Волосовины — это дефекты металла, обнаруживаемые на поверхности прокатанной заготовки в виде тонких небольшой длины надрезов, ориентируемых в направлении прокатки.

Этот вид дефекта иногда поражает значительную поверхность слябов и блюмов, проникая с поверхности на глубину 4—

5 мм. На рис. 28 показан образец стали с волосовинами.

Сталь, имеющая повышенную вязкость при температуре разливки, в большинстве случаев поражается волосовинами.

Причиной, обусловливающей возникновение волосовин, следует считать прежде всего наличие газовых пузырей в слитке. Пузыри, расположенные близко к поверхности слитка, окисляются при нагревании слитков перед прокаткой и не свариваются. Пузырям почти всегда сопутствуют неметаллические включения, которые при прокатке слитков вытягиваются в виде цепочек вдоль волосовин и образуют несплошности металла (рис. 29).

Причиной образования волосовин также являются окисленные корочки и плены. Глубина залегания волосовин, образуемых из корочек, может быть значительно больше. Мерами предупреждения волосовин являются по существу те же, что и по предупреждению пузырей. Необходимо также тщательно подбирать материалы для смазки изложниц.

Для каждой марки стали следует правильно выбирать технологию раскисления, позволяющую получать хорошо раскисленную сталь с минимальным количеством неметаллических включений, главным образом сульфидов и оксидов.

Флокены — эти дефекты представляют собой внутренние разрывы стали, которые обнаруживаются в изломе в виде пятен округлой или овальной формы. На основном фоне излома эти пятна имеют резко очерченные границы, характерный серебристый цвет и грубое кристаллическое строение по сравнению с основной массой металла (рис. 30).

Диаметр пятен — от долей миллиметра до 25 мм. В перпендикулярном направлении к волокнам стали на

хорошо отполированной поверхности после травления в кислотах флокены появляются в виде тонких и коротких трещин, расположенных по осевой зоне темплета.

Количество флокенов, попадающих в сечение поперечного темплета, колеблется от 1 до сотен штук в зависимости от размера темплета. Толщину трещин измеряют сотыми и даже тысячными долями миллиметра. Флокены встречаются в углеродистых сталях, но особенно в легированных сталях с перлитной структурой.

Флокены резко ухудшают механические свойства стали. В случае образования их в большом количестве .характеристики прочности стали уменьшаются в 2—3 раза. Еще больше снижается пластичность металла— в 6—8 раз, что может приводить к хрупкому разрушению. Вредное влияние флокенов проявляется не только в уменьшении бездефектной площади в сечении образцов, но и в концентрации напряжений в местах расположения трещин. Следствием отрицательного влияния флокенов на свойства стали являются аварийные поломки деталей и узлов машин. Металл, пораженный флокенами, бракуется.

Установлено, что главной причиной образования флокенов является находящийся в стали водород, который выделяется при затвердевании стали в макропустотах с образованием молекул. Напряжения, создаваемые высоким давлением водорода, суммируясь с другими внутренними напряжениями (структурными, термическими, остаточными после деформации), вызывают в металле образование надрывов — зародышей флокенов. В дальнейшем при остывании металла размеры надрывов увеличиваются.

Для снижения количества флокенов в стали необходимо тщательно контролировать шихтовые материалы, исключать использование сырых шлакообразующих присадок, особенно это касается свежеобожженной извести. Ферросплавы по возможности прокаливаются. Технология выплавки стали проводится с достаточной интенсивностью во всех периодах, в том числе при раскислении.

При разливке стали следует применять различные способы защиты струи. Известно, что слитки, отлитые на воздухе, содержат в осевой зоне до 3—5 см3 водорода на 100 г металла, а после разливки в вакууме содержание водорода снижается до 1 см3 на 100 г металла.

Для исключения образования флокенов в стали применяют различные способы термической обработки: гомогенизацию, отжиг или высокий температурный отпуск.

При гомогенизации слитки нагревают до 1100— П50°С и выдерживают в течение 10—12 ч, в результате флокеночувствительность стали заметно снижается.

Специальная обработка металла после ковки или прокатки также дает положительные результаты. Для этого горячий металл охлаждают до 150—600 °С (в зависимости от структурного класса стали), а затем проводят отжиг при 660—700 °С. Продолжительность отжига зависит от сечения заготовки и может составлять 4— 5 сут. Во избежание образования флокенов применяют и замедленное охлаждение проката в специальных термосах, ямах, в канавах с засыпкой гравием и т. д.

Неметаллические включения в стали принято делить на две группы: 1) образующиеся в процессе реакции раскисления — эндогенные включения; 2) механически попадающие в сталь — экзогенные включения.

К первой группе относятся оксиды, сульфиды, нитриды. Вторичное окисление стали кислородом окружающей атмосферы, происходящее с момента выпуска ее из сталеплавильного агрегата, а также в процессе разливки, является весьма важной причиной образования в ней дополнительного количества неметаллических включений.

Химический состав образующихся включений при раскислении стали зависит от состава присаживаемого ферросплава (лигатуры), его количества и соотношения присутствующих в нем компонентов.

При введении в жидкую сталь марганца и кремния образуются оксидные неметаллические включения, имеющие довольно низкую температуру плавления. Ввиду малой химической активности указанных элементов в ста ли остается много растворенного кислорода, поэтому сталь дополнительно раскисляют сильными раскислите-лями (например, алюминием), снижающими содержание кислорода до полного прекращения реакции обезуглероживания при кристаллизации слитка. В этом случае образуются неметаллические включения с высокой температурой плавления (около 2000°С). Чем меньше концентрация растворенного в жидкой стали кислорода в момент ее затвердевания, тем меньше включений образуется при кристаллизации.

Оксидные включения. Сюда относятся оксиды железа и легирующих элементов FeO, МnО, а также оксиды fe203, Fe304, ТiO2, А12O3, SiО2 и т. д.

Содержание оксидных включений колеблется в пределах 0,006—0,040 % Оксидные включения редко образуются в виде свободных оксидов, чаще всего они представляют собой сложные химические соединения на основе кремнезема (силикаты) или оксида алюминия (алюминаты).

В химическом соединении свойства оксидов изменяются, а главное снижается их температура плавления. Выявляемые в литой стали оксидные включения в большинстве случаев имеют округлую форму (рис. 31), которая изменяется на вытянутую с рваными краями после деформации металла (см. рис. 29).

Сульфидные включения — образование их несколько отличается от образования оксидов. Растворимость серы в твердом железе весьма мала (менее 0,003 %), поэтому практически все количество серы, растворенной в жидкой стали, будет выделяться при кристаллизации в виде самостоятельной фазы.

Сульфиды бывают в основном в виде соединений FeS и MnS.

В процессе затвердевания стали сульфиды могут выпадать в виде жидких глобулей или пленок, состоящих из легкоплавких эвтектик соединений серы с железом, с низшими оксидами железа и марганца. Затвердевая в слитке в последнюю очередь, эвтектики обволакивают дендриты или зерна, располагаясь цепочкой вокруг них (рис. 32). При нагреве слитков для прокатки или ковки эвтектики расплавляются и вызывают явление красноломкости, стали.

Вредное влияние серы в стали ослабляется при сульфидных включениях с высокой температурой плавления, таких как сульфид марганца (1610 °С).

Нитриды — эта разновидность включений связана с наличием азота в жидкой стали.

При температурах 1600—1650 °С растворимость азота достигает порядка 0,053 %. в твердом a-железе (при 20 °С) она составляет 0,01, а -железе (900—1400°С) 0,027 %.

При выплавке стали в мартеновской печи содержание

зота находится в пределах 0,004—0,006 %, в электростали 0,005—0,012 %

Образование нитридов происходит при введении в сталь элементов, обладающих значительным химическим сродством к азоту, например алюминия, титана, ниобия, циркония и др.

Наиболее стойкими нитридами являются нитриды титана, алюминия, ванадия.

Нитриды титана обладают высокой температурой плавления (2900 °С). Они образуются в жидкой стали в виде правильных кубических кристаллов золотисто - розового цвета Иногда нитриды титана являются составной частью комплексных вклю чений, куда входят оксиды и сульфиды. Нитриды гитана довольно мелки:

1—20мкм (рис. 33). Чем выше температура металла и крупнее слиток, тем большие размеры имеют нитриды титана.

Нитриды алюминия образуются как в жидком металле, так и в период его кристаллизации. Располагаются нитриды алюминия главным

образом по границам зерен в виде цепочек, состоящих из мелких кристаллов. Размеры отдельных кристаллов не превышают 2 мкм.

Нитриды алюминия, образующиеся в жидкой фазе, имеют форму правильных прямоугольных кристаллов с округленными гранями, а нитриды алюминия, выпавшие при кристаллизации стали, имеют угловатые палочкообразные очертания.

Распределение неметаллических включений в стальном слитке определяется химической неоднородностью. В тех местах слитка, где концентрация кислорода и серы повышается вследствие их ликвации в период кристаллизации, образуется наибольшее количество крупных неметаллических включений.
В результате ликвации азота скопления нитридов образуются в центральной части слитка в конце зоны столбчатых кристаллов. Это относится как к нитридам титана,, так и к нитридам алюминия.

содержание   ..  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..