Nichtmetallische Einschlüsse in Stahl und Methoden zu ihrer Identifizierung

Nichtmetallische Einschlüsse stammen hauptsächlich aus verschiedenen Arten von nichtmetallischen Einschlussverbindungen, die durch die entsprechende Erhöhung der Gleichgewichtskonstanten von Sauerstoff-, Schwefel- und Stickstoffverbindungen im Prozess der Flüssigstahlkondensation gebildet werden. Die durch chemische Reaktion entstehenden Produkte sollten nichtmetallische Einschlüsse oder kurz Einschlüsse genannt werden. Obwohl die Menge an Einschlüssen in Stahl gering ist, wirkt sich dies negativ auf die Qualität von Stahlmaterialien und -produkten aus. Mit der Entwicklung moderner Werkstofftechnik werden die Anforderungen an die Stahlqualität immer strenger. Daher wird eine eingehende Untersuchung von nichtmetallischen Einschlüssen von großer Bedeutung für die Materialidentifizierung, Produktbruchanalyse, Schrottanalyse und Fehleranalyse sein.

1.Quellen von nichtmetallischen Einschlüssen in Stahl

Einschlüsse werden hauptsächlich durch eine Reihe physikalischer und chemischer Reaktionen während des Schmelzens und Erstarrens von Stahl verursacht. Entsprechend ihrer Herkunft lassen sie sich in endogene (innere) Einschlüsse und exogene (äußere) Einschlüsse unterteilen.

endogene Einschlüsse

Endogene Einschlüsse beziehen sich auf die Produkte, die durch die chemische Reaktion zwischen verschiedenen Materialkomponenten beim Prozess des Schmelzens, Gießens und Kondensierens von Stahl oder den Kontakt zwischen dem Stahl und der Atmosphäre oder dem Behälter im Ofen oder die durch die Abnahme von ausgefällten Partikel entstehen Löslichkeit, wenn die Kondensationstemperatur von flüssigem Stahl abnimmt.

fremde Einschlüsse

Fremde Inklusion wird auch externe Inklusion oder zufällige Inklusion genannt. Es wird, bedingt durch den schmelzenden, gießtechnischen Herstellungsprozess, aus den Anlagen oder Behältern abgezogen und dem flüssigen Stahl Verunreinigungen beigemischt. Außerdem bricht der feuerfeste Stein manchmal aufgrund von Nachlässigkeit beim Schmelzvorgang und fällt aufgrund thermischer Einwirkung ab, wodurch Produkte mit anderen Arten von Oxiden gebildet werden und zu Fremdeinschlüssen werden

2.Einfluss von Einschlüssen auf die Stahlqualität

Die Schädlichkeit von Einschlüssen hängt von ihrer Menge, Form, Größe, Verteilung, Schmelzpunkt, physikalischen und chemischen Eigenschaften ab. Wenn der Einschluss die Eigenschaft eines niedrigen Schmelzpunkts hat, wird der Stahl aufgrund seines Schmelzens oder Erweichens während der Heißbearbeitung Heißsprödigkeit und Risse erzeugen. Wenn der Stahl Aluminiumeinschlüsse oder andere Nitride enthält, ist die Oberflächenhärte des Stahls nicht gleichmäßig, was das Schneiden und Schleifen erschwert. Wenn der Einschluss in den Stahl den Standard überschritten hat, bringt dies große Schwierigkeiten für die Wärmebehandlung und den Schweißprozess mit sich, wie z. B. die ungleichmäßige Infiltrationsschicht bei der chemischen Wärmebehandlung, und die Festigkeit der Schweißkonstruktion wird während des Schweißens stark verringert oder gerissen

3. Metallografische Identifizierung von Einschlüssen

Die metallografische Identifizierungsmethode kann die chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur von Einschlüssen nicht identifizieren, kann jedoch Form, Größe, Menge, Verteilung und Art der Einschlüsse unter einem optischen metallografischen Mikroskop direkt beobachten und identifizieren. Gleichzeitig zeichnet sich das metallografische Identifikationsverfahren durch eine einfache Bedienung und einfache Implementierung aus.

abfangen und aufbereiten von metallografischen proben Um sicherzustellen, dass die abgefangenen Proben die Ergebnisse der Identifizierung von nichtmetallischen Einschlüssen darstellen können, müssen die abgefangenen Teile die Anforderungen entsprechender technischer Bedingungen erfüllen. Für Schmiederohlinge können Proben von verschiedenen Teilen von der Mitte bis zum Rand des Schmiederohlings entnommen werden, wie z. B. Kopf, Mitte und Ende des Schmiederohlings; bei gewalztem und kaltgezogenem Stahl sollten die Proben längs durch die Mittellinie genommen werden; für Abschreckriss, Schmiederiss, Warmwalzen, Stanzen und Ermüdungsbruch sollten Proben am Riss und Bruch entnommen werden; bei Sonderstählen oder Produktteilen können Proben gemäß den Anforderungen entnommen werden. Sie sollten nach dem Standard des Unternehmens durchgeführt werden.

Das metallografische Schleifpapier von grob bis fein wird beim Schleifen der Probe verwendet. Der nächste Schleifvorgang soll senkrecht zur Schleifspur des vorherigen Schleifvorgangs erfolgen, bis die Schleifspur verschwindet. Beim Poliervorgang sollte die Polierfläche der Probe mit entsprechendem Druck auf dem Radius des Poliertellers hin und her bewegt werden und die Probe selbst auch kontinuierlich gedreht werden. Die letzte Anforderung ist, dass die Probe nicht im 100-fachen Sichtfeld geätzt wird und ihre Oberfläche keine Kratzer, kein Abblättern, keine Wasserflecken, keine Flecken aufweist, glatt und hell wie ein Spiegel ist.

4. Arten und Morphologie von Einschlüssen

Sulfide haben eine hohe Duktilität, einzelne graue Einschlüsse mit einem breiten Spektrum an Formverhältnissen (Länge / Breite), im Allgemeinen mit abgerundeten Enden; Die meisten Aluminiumoxide weisen keine Verformung auf, mit einem kleinen Formverhältnis (im Allgemeinen < 3), und schwarze oder blaue Partikel sind in einer Reihe entlang der Walzrichtung angeordnet (mindestens drei Partikel); Silikat hat eine hohe Duktilität mit einem breiten Spektrum an Formverhältnissen Einzelne schwarze oder dunkelgraue Einschlüsse (im Allgemeinen ≥ 3), im Allgemeinen mit spitzem Winkel am Ende; sphärische Oxide sind nicht verformbare, eckige oder runde, kleine (im Allgemeinen < 3), schwarze oder blaue, unregelmäßig verteilte Partikel; sphärische Einschlüsse aus einzelnen Partikeln sind rund oder nahezu rund, Durchmesser ≥ 13 μ M.