Wtrącenia niemetaliczne

W stali występuje szereg wtrąceń niemetalicznych, stanowiących nieciągłości w osnowie, wpływających niekorzystnie na właściwości mechaniczne stali. Szczególnie niekorzystne są duże, wydłużone wtrącenia, nierównomiernie rozmieszczone.

Rodzaje wtrąceń niemetalicznych:

• endogeniczne - siarczki, tlenki, krzemiany, które powstają w ciekłej stali podczas procesu stalowniczego

•egzogeniczne - cząstki materiałów ogniotrwałych stanowiących wyłożenie pieca, rynien spustowych, kadzi

Krzepnięcie i krystalizacja stali we wlewnicy. Ciekła stal po wlaniu do wlewnicy przechodzi w stan stały. kryształy wydzielone z ciekłej stali nazywają się kryształami pierwotnymi, a powstająca struktura-  strukturą  pierwotną, w odróżnieniu od struktury wtórnej i krystalizacji wtórnej możliwej w stanie stałym.

              Postać utworzonej struktury pierwotnej wpływa na własności technologiczne stali odlanej w postaci wlewka, na jej zachowanie się przy dalszej przeróbce w pewnym stopniu na jej własnościach po przeróbce.

              W związku z tym proces krystalizacji pierwotnej w znacznym stopniu wpływa na własności stali w gotowych wyrobach. Bardzo ważne zatem jest zapoznanie się z przebiegiem i szybkością krzepnięcia wlewka, jak również krystalizacji jego poszczególnych stref. Znajomość szybkości i kolejności krzepnięcia poszczególnych stref umożliwia ustalenie optymalnego czasu wytwarzania wlewków we wlewnicach, potrzebnych warunków do zasilania środkowych stref wlewka ciekłym metalem z nadstawki itp.

.      Krystalizacja i struktura wlewka stalowego.

Proces krystalizacji przebiegający w warunkach rzeczywistych staje się bardziej złożony wskutek wpływu różnych czynników ubocznych. Np. przy odlewaniu dużych wlewków stalowych do wlewnic kryształy rosną najszybciej w kierunku prostopadłym do jej ścianek (w kierunku najintensywniejszego doprowadzenia ciepła). W strukturze wlewka rozróżnić można 3 główne strefy: strefę kryształów zamrożonych, strefę kryształów słupkowych i strefę kryształów równoosiowych. Kryształy zamrożone powstają w skutek nagłego zetknięcia się ciekłego metalu ze ściankami wlewnicy, co powoduje raptowny spadek temperatury, znaczne przechłodzenie i powstanie dużej liczby zarodków (struktura drobnoziarnista)

7.      Jakie zjawiska towarzyszą krystalizacji wlewka i jaki jest ich wpływ na własności ?

Zjawisko transkrystalizacji- polega na wzajemnym stykaniu się przeciwległych ścian kryształów słupkowych. Zjawisko segregacji - obserwowane różnice składu chemicznego na przekroju wlewka.

8.      Wpływ warunków odlewania na strukturę wlewka stalowego

Po odlaniu ciekłej stali do wlewnic następuje nagłe ochłodzenie cienkiej strefy przyległe do ścianki wlewnicy i jej znaczne przechłodzenie. W wyniku tego powstaje duża liczba zarodków krystalizacji o strukturze drobnoziarnistej (Stefa kryształów zamrożonych), jej grubość zależy od temp ciekłego metali i grubości ścianek wlewnicy. Po skrzepnięciu warstwy k. zamrożonych zachodzi znacznie wolniej chłodzenie. Sprzyja to wzrostowi drugiej strefy. Ziarna w pierwszej strefie które są zorientowane kierunkiem najszybszego wzrostu równoległe do kierunku odprowadzania ciepła, będą rosły najszybciej i utworzy się strefa kryształów kolumnowych (słupkowych). Zorientowane swymi osiami prostopadle do ścianki wlewnicy. Trzecia strefa rozciąga się poza strefę kryształów kolumnowych i dochodzi do środka wlewka. Cechuje się krystalizacją dendrytów równoosiowych o przypadkowej orientacji.

3. Włóknistość odkuwka
Wielkość stopnia przekucia ma znaczny wpływ na zmianą własności mechanicznych i strukturę metalu. w rdzeniu wlewka odpowiadającym strefie wolnych kryształów występują już wyraźne włókna, gdy tymczasem w strefie kryształów iglastych oraz dendrytów w niewielkim stopniu zmieniają swój kierunek. Dendryty wyraźnie zmieniają kierunek i dopiero przy większym stopniu przekucia w przekrojach całej odkuwki można zaobserwować strukturę włóknistą. Kierunek przebiegu włókien zależy od metody kucia. W kuciu swobodnym pod młotem w skutek nierównomiernych odkształceń i dużej prędkości odkształcenia, kierunek włókien może się znacznie odchylać od kierunku płynięcia metalu. W kuciu swobodnym pod prasą hydrauliczną odchylenia te są znacznie mniejsze. W kuciu w matrycach zamkniętych kierunek włókien jest zgodny z geometrycznym kształtem wyrobu. Przy większych stopniach przekucia następuje poprawa własności w kierunku największego odkształcenia z jednoczesnym pogorszeniem własności plastycznych w kierunku poprzecznym.

---