Влияние неметаллических включений на надежность и долговечность машин и механизмов. Классификация неметаллических включений. Влияние на загрязненность стали рафинирующих переплавов. Основные металлографические признаки неметаллических включений.
Аннотация к работе
Одним из важных показателей качества металлов, определяющих их свойства и эксплуатационную стойкость, является степень загрязненности неметаллическими включениями. Стали и сплавы, состоящие обычно из многих компонентов, наряду с полезными примесями, определяющими их применение для различных назначений, содержат некоторое количество нежелательных примесей, попадающих в сталь или сплав из шихтовых материалов и огнеупоров или образующихся в процессе выплавки. Неметаллические включения в стали играют инициирующую роль в образовании трещин при сварке, термической обработке, динамическом нагружении деталей и, особенно, при усталостном разрушении металла. Одно из первых мест среди нежелательных примесей принадлежит кислороду и кислородным включениям, присутствующим в больших или меньших количествах во всех без исключения сталях и сплавах. Перечисленные примеси образуют в стали и сплавах твердые растворы и включения.Существует несколько классификаций неметаллических включений: 1) по происхождению включения делятся на две большие группы - эндогенные, то есть включения возникшие в процессе раскисления стали при вьплавке, также выделившиеся из расплава при кристаллизации, и экзогенные, то есть включения образующиеся в результате контакта жидкого металла с футеровкой, которые являются включениями внешнего происхождения; 3) по степени пластичности включения разделяют на пластичные, которые при деформации хорошо изменяют свою форму и вытягиваются в строчки (сульфидные, пластичные силикаты), и хрупкие, которые при аналогичной обработке не вытягиваются, а дробятся (глинозем, кремнезем и т.д.). Как правило, пластичные включения имеют малый модуль нормальной упругости, в то время как у хрупких включений этот модуль достигает значительных величин, иногда больших, чем у стали (нитриды, глинозем и т.д.); 4) по химическому составу принцип классификации включений основан на содержании одного из трех элементов, являющихся вредными примесями в стали: серы (сульфиды), азота (нитриды) и кислорода (оксиды). Известно, в частности, что некоторые включения (более тугоплавкие, чем сталь) служат готовыми центрами кристаллизации стали.Поскольку нельзя получить сталь в промышленных условиях без неметаллических включений, их содержание всегда стремились ограничить или же обеспечить такой морфологический состав и размер включений, который бы в меньшей степени оказывал негативное влияние на физико-механические свойства.Это положение особенно справедливо для случаев, когда те или иные факторы (например, поверхностное упрочнение, покрытия и т. п.) по-разному влияют на статическую и циклическую прочность стали. Все это создает необходимость тщательного учета циклического характера нагрузки и постоянного исследования усталости конструкционных сталей, поскольку без точного знания показателей выносливости сегодня нельзя серьезно говорить о каком-либо расчете деталей машин на прочность и долговечность. Таким образом выносливость в настоящее время становится важнейшим эксплуатационным критерием стали. Конечно, эти условия не могут не оказать влияния на выносливость металлов, которая значительно изменится в сравнении с аналогичными показателями, полученными в чистом сухом воздухе лабораторного помещения. Взаимодействуя с металлом, рабочая среда вызывает в нем либо необратимые явления (химическое растворение, коррозионное поражение, образование твердых растворов и химических соединений и т.д.), либо - обратимые (адсорбция, окклюзия газов).FES Присутствуют в виде скоплений округлых зерен. MNS Присутствуют в виде кристаллов квадратной формы, в виде отдельных зерен или скоплений. Fes - MNS (твердый раствор) Зерна округлой формы, деформируются и вытягиваются в направлении деформации. TIN; Ti(CN);Ti2(CN2) Присутствуют в виде кристаллов правильной формы (квадраты, прямоугольники). VN Присутствуют в виде кристаллов правильной формы, в виде скоплений Белые с бледно-розовым оттенком Непрозрачны.Полный анализ неметаллических включений состоит из определения их химического состава, структуры и количественной оценки загрязненности металла различными включениями. Сопоставление исследуемого включения с эталолонами и классификационными таблицами позволяет идентифицировать включение, а следовательно и качество металла. Метод Ш применяют для деформированного металла (катанного, кованного), методы К и П также и для литого, а Л - только для литого металла. В основу первого балла положена определенная площадь, занимаемая включениями и возрастающая при переходе к последующим баллам в геометрической прогрессии с множителем 2. При этом следует учитывать включения, которые видны невооруженным глазом, Методом сравнения определяют загрязненность включениями отдельных образцов в стали, затем на основе результатов испытания определенного количества образцов оценивают загрязненность включениями плавки или партии металла.D - диаметр поля зрения в делениях окулярной шкалы, определяемый делением диаметра поля зрения в мм, измеренных с помощью объект-микрометра, на цену деления окулярно
План
Содержание включений в процентах n по объему определяют по формуле: