一、インクルージョンとは
非金属介在物は鋼中の成分の一種であり、鋼の凝固および冷却中に形成され、冷間および熱間加工中に一連の変化を受けます。 介在物はその起源に応じて、通常、外来性と内因性の 2 つのカテゴリーに分類され、また、その変形能力、形態、分布に従って分類することもできます。 ここでは主に出典による分類を紹介します。 非金属介在物雰囲気の変形能力によると、脆性介在物Al2O3、可塑性介在物FeS、MnS、および非変形介在物SiO2。 形態と分布による分類、クラス A、クラス B、クラス C、クラス D。
1.内因性インクルージョン
鋼の製錬プロセスでは、脱酸反応により酸化物やその他の生成物が生成されますが、これらの生成物が液体鋼の凝固前に出現しない場合は、鋼中に残ります。
Mn+FeO → Fe+MnO
Si+2FeO → SiO2+2Fe
2Al+3FeO → 3Fe+Al2O3
Ti+2FeO → 2Fe+TiO2
溶鋼中に溶解している酸素、硫黄、窒素などの不純物元素は、冷却凝固の過程で析出したり、固溶したりして、最終的には鋳塊中に残留する。 そのほとんどは酸化物、硫化物、珪酸塩などになります。これらの化合物を内因性介在物といいます。
1) 酸化物: 一般的なアルミナ。アルミニウムが脱酸されるときに生成される、小さな不溶性の高硬度の脆性介在物です。 熱間加工中に粉砕され、小さな粒子が加工方向に沿って帯状に分布し、場合によっては複数の帯が並行して分布します。 これらの帯状の酸化物は鋼の疲労強度を大幅に低下させます。
2) 硫化物: 高温で高い可塑性を持ち、熱間加工中に変形して拡張することができ、単一の灰色の介在物の形状比の範囲が広く、一般に端が丸い。 一般的なのは硫化鉄、硫化マンガンなどで、硫化物は鋼の横方向特性を著しく低下させます。
3) ケイ酸塩: 高温での可塑性が高く、熱間加工時に加工方向に沿って伸びることができ、形状は粗く、紡錘形を示します。 それらのほとんどは複雑な内包物です。
4) 窒化物: 高い融点と硬度を持ち、熱間加工中に変形せず、顕微鏡下で正方形または規則的な幾何学的形状を示します。
5) 点状の非変形性介在物: 熱間加工後も、より規則的な円形または楕円形の形状を維持します。
内因性介在物の分布は比較的均一で、粒子は小さいため、正しい操作と合理的なプロセス手段によってその数を減らし、その組成、サイズ、分布を変更することができますが、これは一般に避けられません。
2.外因性インクルージョン
製錬や注湯の過程で溶鋼の表面に浮遊するスラグや、製鋼炉の内壁、製鋼溝、取鍋から剥離した耐火物やその他の介在物が、溶鋼が凝固するまでに除去されず、混合耐火物とスラグ粒子は、溶鋼との化学反応によって組成や構造が常に変化し、鋼中の異物となります。 製錬過程で金属と外部物質との相互作用によって生成される介在物です。
このような介在物の一般的な特徴は、形状が不規則で、サイズが比較的大きく、不規則であり、粗い介在物としても知られています。 このような異物は、適切に操作すれば回避できます。
2.非金属介在物の鋼への影響
1.サービス実績
非金属介在物は、金属中に多数の低強度ボイドが分布しているのと同じように、金属のマトリックス中に分布しています。これらのボイドは、外力の作用下で金属が変形するにつれて流動し、非金属介在物によって形成されるボイドは、 -金属介在物は伸びて亀裂を形成するため、破壊プロセスの性能（塑性、靭性、疲労性能など）に影響を与えます。 主な症状は次のとおりです。
疲労特性 ↓
一般に、介在物は鋼の疲労破壊の原因であると考えられています。 結合力の弱い脆い介在物やサイズが大きく球状の非変形介在物は疲労特性に大きな影響を与え、図１に示すように強度が高いほどその被害は大きくなる。 5. 高強度鋼の場合、部材表面の加工状態が良好であれば、介在物からの亀裂発生が主な疲労亀裂モードとなります。 サイズの小さい介在物は亀裂の形成にはほとんど影響を与えない可能性がありますが、疲労亀裂の伝播には有益です。
非金属介在物は、金属中に多数の低強度ボイドが分布しているのと同じように、金属のマトリックス中に分布しています。これらのボイドは、外力の作用下で金属が変形するにつれて流動し、非金属介在物によって形成されるボイドは、 -金属介在物は伸びて亀裂を形成するため、破壊プロセスの性能（塑性、靭性、疲労性能など）に影響を与えます。 主な症状は次のとおりです。
疲労特性
衝撃靱性 塑性
非金属介在物の存在は、鋼とその製品の品質に重要な役割を果たします。 硫化物介在は鋼の熱間脆性の原因となります。 鋼の冷間状態では、これらの介在物は強度と延性に影響を与えます。 一部の硬い角張った介在物は、鋼の断面収縮を明らかに減少させます。 非金属介在物は鋼の引張強さに大きな影響を与えます。優れた鋼の破壊は塑性破壊です。鋼の集合体に介在物や粒界分布に沿った介在物がある場合、これらの場所から破壊が始まることが多いため、強度は高くなります。大幅に減少しました。
2.加工特性
1) 鍛造や冷間加工、焼入れ加熱、溶接の過程において、介在物は鋼組織の連続性を破壊するため、引張応力やせん断応力が加わると介在物の分布に沿って鋼製品に亀裂が発生します。
2) 圧延後の表面品質と研削後の部品の表面粗さが低減されます。
3.強度、伸びへの影響
When the inclusion particles are relatively large (>10μm)、特に介在物含有量が少ない場合。 鋼の降伏強さと引張強さは明らかに低下します。 介在物粒子がある程度の大きさまで小さい場合（< 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.非金属介在物の定量評価
鋼中の非金属介在物の等級分けでは、一般に、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡、エネルギー分光計などの機器を使用して、非金属の光学的および形態学的特性に従って鋼中の非金属介在物の種類を識別します。介在物組成スペクトルの定性的および定量的分析結果と組み合わせて、関連する規格 (一般的に GB/T 10561-2005「鋼中の非金属介在物含有量の決定」に準拠) を参照して介在物のレベルを評価します。 、製鋼連続鋳造のための介在物の組成と発生源を正確に決定し、生産プロセスを改善し、有害な介在物の数を減らし、鋼の純度を向上させ、科学的根拠を提供する高品質の鋼を生産します。
定量検査は高級鋼・高級鋼の日常検査項目の一つです。 介在物の種類が分かっている場合、標準品位比較法により鋼の品質を判定します。
標準 GB/T {{0}}「鋼中の非金属介在物含有量の測定」では、実際の面積は 0.5mm2、実際の視野は 0.71mm2 平方フィールドであると規定されています。視界の。
JK 標準評価: 介在物は、硫化物、アルミナ、ケイ酸塩、球状酸化物の 4 つの基本タイプ A、B、C、D に分類されます。
介在物の形態と分布に応じて、標準スペクトルは A、B、C、D、DS の 5 つのカテゴリに分類されます。 各種類の介在物は 0 に分けられ、5、1、1.5、2、2.5、3 の合計 6 つのグレードに分けられ、グレードの数が増えるほど、介在物の数が多くなり、サイズが大きくなります。 。 GB/T 10561「鋼中の非金属介在物含有量の測定」規格には、同じ視野に現れる同じ種類の複数の介在物の誤った評価を避けるために、2 つの介在物間の間隔に関する関連規定もあります。
クラス A (硫化物) : 高い延性と幅広い形状比を備えた単一の灰色の介在物で、一般に丸い端を持っています。