Determinarea incluziunilor nemetalice in oteluri .

1. Tipuri de incluziuni nemetalice .

Incluziunile nemetalice pot fi exogene ( cand ajung din afara in topitura ca samote, nisip, prealiaje netopite complet, etc. ) si endogene ( cand se formeaza in urma unor reactii metalurgice in aliajul lichid : oxizi, sulfuri, nitruri, etc. ) .

Dupa natura lor, incluziunile frecvent existente in oteluri se clasifica in oxizi, sulfuri, silicati, nitruri, etc. In otelul turnat, forma incluziunilor depinde in mare masura de punctul lor de topire. Astfel, cele cu punct ridicat, se afla sub forma de cristale izolate, iar cele cu temperatura de topire mai joasa se afla sub forma peliculara pe marginea grauntilor.

Din punct de vedere a comportarii la deformare plastica, incluziunile sunt fragile ( oxizi, silicati, nitruri ) si plastice ( sulfuri si intr-o oarecare masura silicati ). Caracteristicile materialului de baza sunt influentate de natura, cantitatea, marimea si dispersia incluziunilor, factori ce sunt determinati de procesul de elaborare. Din acest punct de vedere incluziunile pot fi grosolane sau fine, respectiv uniform distribuite, sau aglomerate zonal.

2. Aspectul microstructural al incluziunilor nemetalice .

Incluziunile oxidice sunt de obicei de tipul MnO, SiO₂, Al₂O₃ si FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄. Sunt nedeformabile, iar la grade mari de deformare se sfarma si apare sub forma de siruri disperse in directia de laminare ( figura 1. ). Aceste incluziuni maresc tendinta de fisurare la cald si sunt foarte daunatoare procesului de trefilare. In otelul nedeformat apar izolate, rotunde sau ovale ( figura 2. ).

Figura 1. Incluziuni de oxizi in siruri . Figura 2. Incluziuni de oxizi punctiformi .

Sulfurile pot fi de tipul FeS, FeS₂, MnS si ( MnFeMe ) S, sunt plastice si se deformeaza puternic in directia de laminare si au un aspect de fibre subtiri, inchise la culoare ( figura 3. ).

Figura 3. Incluziuni de sulfuri .

MOx100 .

Plasticitatea otelului este afectata de natura sulfurii. Sulfura de Fe reduce puternic capacitatea de deformare la cald a otelului deoarece este dispusa sub forma de retea in jurul grauntilor. Daca otelul contine suficient Mn ( Mn >5 S ) se evita formarea sulfurilor de fier si comportarea la deformare a otelului nu este afectata. Silicatii sunt plastici sau fragili, functie de natura lor.

In oteluri predomina insa silicati duri si fragili. Cei plastici pot fi usor diferentiati dupa laminare, deoarece au capacitatea de deformare mai mica si la grade de deformare marite pot sa se sfarme. Silicatii sunt de culoare inchisa, mai aglomerati si au marginile neregulate ( figura 4. ) .

Toate celelalte incluziuni, necuprinse in cele de mai sus, de forma globulara se incadreaza conventional in grupa incluziunilor globulare nedeformate ( figura 5 ) .

Figura 4. Incluziuni de Figura 5. Incluziuni globulare

oxizi in siruri. MOx100 . nedeformate. MOx100 .

3. Metode de determinare a continutului de incluziuni nemetalice .

Avand in vedere influenta complexa a incluziunilor nemetalice asupra caracteristicilor otelurilor s-au elaborat mai multe metode de lucru pentru a cunoaste natura, cantitatea si gradul lor de dispersie.

3. 1. Metoda etaloanelor .

Probele extrase din zonele cele mai reprezentative ale materialului de cercetat sunt pregatite metalografic, fara a fi atacate. La marimea de 100X se cerceteaza suprafata pregatita, se compara cu scarile etalon ( STAS 5949-65 ) si se indica punctajul maxim obtinut pe cel mai impur camp indiferent de tipul incluziuni.

3. 2. Metoda de calcul.

Permite exprimarea continutului de incluziuni prin

procente de greutate. Probele sunt pregatite metalografic si cercetate la microscop, folosindu-se marimea de 100X. Ocularul microscopului este prevazut cu scara gradata, permitand masurarea dimensiunii liniare a incluziunilor aflate in campul vizual.

Incluziunile sunt grupate in functie de marimea lor conform tab. 1.

Citirile se fac pe minim zece campuri vizuale ale aceleiasi probe. Rezultatele se trec in tabelul 2, functie de grupa de marime. Se insumeaza apoi toate incluziunile pe grupe, se multiplica cu suprafata medie corespunzatoare ( tab. 1 ) . TABELUL. 1

Grupa de incluziuni nemetalice in functie de marime

TABELUL. 2

Stabilirea cantitatii de incluziuni nemetalice

Cantitatea de incluziuni in procente de greutate se calculeaza cu relatia : Q=l/ ( S d ) 100[%],

unde :  l este cantitatea medie de incluziuni pe un camp vizual la marimea de 100X; d-raportul dintre greutatea specifica a metanului si greutatea specifica medie a incluziunilor care este aproximativ 3; S-suprafata campului vizual corespunzator mariri de 100X. In afara de aceste metode se mai utilizeaza metoda izolarii incluziunilor, prin dizolvarea masei metalice cu acizi corespunzatori, metoda atacului chimic succesiv sau se foloseste microsonda electronica. Pentru otelurile folosite in constructia de masini se admit punctaje de maxim 4.