一.Que sont les inclusions
Les inclusions non métalliques sont une classe de composants dans l'acier, qui se forment lors de la solidification et du refroidissement de l'acier et subissent une série de changements au cours du traitement à froid et à chaud. Selon leur origine, les inclusions sont généralement classées en deux catégories : étrangères et endogènes, et peuvent également être classées selon leur capacité de déformation, leur morphologie et leur distribution. Cette section présente principalement le classement par source. Selon la capacité de déformation de l'atmosphère d'inclusion non métallique, de l'inclusion fragile Al2O3, de l'inclusion plastique FeS, MnS et de l'inclusion non déformante, SiO2. Classification par morphologie et répartition, Classe A, Classe B, Classe C, Classe D.
1.inclusion endogène
Au cours du processus de fusion de l'acier, la réaction de désoxydation produira des oxydes et d'autres produits, si ces produits n'apparaissent pas avant la solidification de l'acier liquide, resteront dans l'acier ;
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
Les éléments d'impuretés tels que l'oxygène, le soufre et l'azote dissous dans l'acier liquide sont précipités lors du refroidissement et de la solidification, ou dans la solution solide, et restent finalement dans le lingot. Presque tous deviennent des oxydes, des sulfures, des silicates, etc. Ces composés sont appelés inclusions endogènes.
1) Oxydes : alumine commune, qui est une petite inclusion fragile, insoluble et de haute dureté, produite lorsque l'aluminium est désoxydé. Il est brisé lors du traitement à chaud, puis les petites particules sont réparties en bandes le long de la direction de traitement, parfois plusieurs bandes en parallèle. Ces oxydes en bandes réduisent considérablement la résistance à la fatigue de l'acier.
2) Sulfure : a une plasticité élevée à haute température, peut être étendu avec déformation pendant le traitement à chaud, a une large gamme de rapports de forme d'une seule inclusion grise, généralement l'extrémité est arrondie. Les sulfures ferreux, les sulfures de manganèse, etc. sont courants, le sulfure réduit considérablement les propriétés transversales de l'acier.
3) Silicate : a une plasticité élevée à haute température, peut être étendu dans la direction du traitement pendant le traitement à chaud, la forme est rugueuse, montrant une forme de fuseau. La plupart d’entre eux sont des inclusions complexes.
4) nitrure : il a un point de fusion et une dureté élevés, ne se déforme pas lors du traitement à chaud et présente au microscope des formes géométriques carrées ou régulières.
5) inclusions indéformables en forme de taches : elles conservent toujours une forme ronde ou ovale plus régulière après traitement à chaud.
La distribution des inclusions endogènes est relativement uniforme et les particules sont petites, et un fonctionnement correct et des mesures de traitement raisonnables peuvent réduire leur nombre et modifier leur composition, leur taille et leur distribution, mais cela est généralement inévitable.
2.Inclusion exogène
Les scories en suspension à la surface de l'acier en fusion lors du processus de fusion et de coulée, ou les matériaux réfractaires ou autres inclusions qui s'effritent de la paroi interne du four de fabrication d'acier, de la rainure en acier et de la poche de coulée, ne sont pas retirés à temps avant la solidification de l'acier en fusion, et les matériaux réfractaires mélangés et les particules de scories changent constamment de composition et de structure par réaction chimique avec l'acier fondu et deviennent des inclusions étrangères dans l'acier. Il s'agit d'une inclusion produite par l'interaction entre des métaux et des substances extérieures au cours du processus de fusion.
Les caractéristiques générales de ces inclusions sont une forme irrégulière, une taille relativement grande et des inclusions irrégulières, également appelées inclusions grossières. De telles inclusions peuvent être évitées grâce à un fonctionnement correct.
2. L'effet des inclusions non métalliques sur l'acier
1. Performances des services
Les inclusions non métalliques sont réparties dans la matrice du métal, tout comme de nombreux vides à faible résistance sont répartis dans le métal, et ces vides s'écouleront avec la déformation du métal sous l'action de forces extérieures, et les vides formés par non -les inclusions métalliques seront étirées et étendues pour former des fissures, ce qui affectera donc les performances du processus de fracture (plasticité, ténacité, performance en fatigue, etc.). Les principales manifestations sont :
Propriétés en fatigue ↓
Il est généralement admis que l’inclusion est à l’origine de la rupture par fatigue de l’acier. Les inclusions fragiles avec une faible force de liaison et les inclusions de grande taille et sphériques non déformables ont une grande influence sur les propriétés de fatigue, et plus la résistance est élevée, plus le dommage est important, comme le montre la figure 1. 5. Pour l'acier à haute résistance, si la surface de l'élément est en bon état de traitement, l'initiation de fissures à partir d'inclusions devient le principal mode de fissuration par fatigue. Les inclusions de petite taille peuvent avoir peu d’effet sur la formation de fissures, mais sont bénéfiques à la propagation des fissures de fatigue.
Les inclusions non métalliques sont réparties dans la matrice du métal, tout comme de nombreux vides à faible résistance sont répartis dans le métal, et ces vides s'écouleront avec la déformation du métal sous l'action de forces extérieures, et les vides formés par non -les inclusions métalliques seront étirées et étendues pour former des fissures, ce qui affectera donc les performances du processus de fracture (plasticité, ténacité, performance en fatigue, etc.). Les principales manifestations sont :
Propriétés de fatigue
Résistance aux chocs Plasticité
L'existence d'inclusions non métalliques joue un rôle important dans la qualité de l'acier et de ses produits. L'inclusion de sulfures provoque une fragilité à chaud de l'acier. A l’état froid de l’acier, ces inclusions affectent sa résistance et sa ductilité. Certaines inclusions angulaires dures réduisent évidemment le retrait de section de l'acier. Les inclusions non métalliques ont un plus grand impact sur la résistance à la traction de l'acier, une excellente fracture de l'acier est une fracture plastique, lorsqu'il y a des inclusions dans l'agrégation de l'acier ou des inclusions le long de la distribution des joints de grains, la fracture commence souvent à partir de ces endroits, de sorte que la résistance est fortement réduit.
2. propriété de traitement
1) Dans le processus de forgeage et de travail à froid, de chauffage de trempe et de soudage, parce que l'inclusion détruit la continuité de la structure en acier, une fois la contrainte de traction ou la contrainte de cisaillement appliquée, le produit en acier se fissurera le long de la répartition des inclusions.
2) La qualité de surface après laminage et la rugosité de surface des pièces après meulage sont réduites.
3. Force, influence de l'allongement
When the inclusion particles are relatively large (>10μm), notamment lorsque la teneur en inclusions est faible. La limite d'élasticité et la résistance à la traction de l'acier sont évidemment diminuées. Lorsque les particules d'inclusion sont petites jusqu'à une certaine taille (< 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. Évaluation quantitative des inclusions non métalliques
Lors du classement des inclusions non métalliques dans l'acier, généralement, des équipements tels que la microscopie optique, la microscopie électronique à balayage et le spectromètre d'énergie seront utilisés pour identifier les types d'inclusions non métalliques dans l'acier en fonction des caractéristiques optiques et morphologiques des inclusions non métalliques. inclusions et évaluer le niveau d'inclusions en référence aux normes pertinentes (généralement selon GB/T 10561-2005 "Détermination de la teneur en inclusions non métalliques dans l'acier"), combinées aux résultats d'analyse qualitative et quantitative du spectre de composition des inclusions , déterminer avec précision la composition et la source d'inclusion, pour la coulée continue de fabrication de l'acier afin d'améliorer le processus de production, de réduire le nombre d'inclusions nocives, d'améliorer la pureté de l'acier et de produire de l'acier de haute qualité pour fournir une base scientifique.
La détermination quantitative est l'un des éléments d'inspection de routine de l'acier de haute qualité et de l'acier de haute qualité. À condition que le type d’inclusions soit connu, la méthode de comparaison des nuances standard est utilisée pour juger de la qualité de l’acier.
La norme GB/T {{0}} "Détermination de la teneur en inclusions non métalliques dans l'acier" stipule que la surface réelle est de 0,5 mm2 et que le champ de vision réel est de 0,71 mm2 de champ carré. de vue.
Classement standard JK : les inclusions sont divisées en quatre types de base A, B, C et D, qui sont les sulfures, l'alumine, les silicates et les oxydes sphériques.
Selon la morphologie et la répartition des inclusions, les spectres standards sont répartis en cinq catégories : A, B, C, D et DS. Chaque type d'inclusions est divisé en 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, un total de six grades, plus le nombre de grades est grand, indiquant que plus le nombre d'inclusions est grand, plus la taille est grande. . Dans la norme GB/T 10561 « Détermination de la teneur en inclusions non métalliques dans l'acier », il existe également des dispositions pertinentes concernant l'espacement entre deux inclusions afin d'éviter une mauvaise évaluation de plusieurs inclusions du même type apparaissant dans le même champ de vision.
Classe A (sulfures) : Une seule inclusion grise avec une ductilité élevée et une large gamme de rapports de forme, ayant généralement des extrémités arrondies.