Часто встречаются
и другие шпинели на основе алюминия,
в частности магнезиальная (MgO-Al2O3)
и кальциевая.
Выделяющийся
при раскислении кремнием кремнезем
(SiO2) в виде самостоятельных включений
в стали встречается редко. Но образованные
им с другими окислами силикаты представляют
большую группу неметаллических включений
в стали.
Обычно неметаллические
включения силикатов очень сложны
вследствие растворения ими других
окислов, сульфидов и тому подобных
соединений, с которыми они образуют
различные новые соединения и
механические смеси. Часто они имеют
в стали вид сложных конгломератов,
в которых можно различить
ряд минералов.
Наиболее
часто в стали встречаются
неметаллические включения силикатов
железа (2FeO-Si02 - фаялит) и марганца (2MnO-SiO2
- тефроит, MnO-SiO2 - роданит). На металлографических
шлифах они имеют вид глобулей с кристаллами
других минералов на поверхности; иногда
же они располагаются в виде сложных скоплений.
При температурах горячей обработки давлением
они пластичны и во время прокатки или
ковки вытягиваются. Часто встречаются
также включения алюмосиликатов, в частности
муллита (3Al2O3-2SiO2) и силиманита (Al2O3-SiO2) ромбической
и овальной формы. Располагаются они преимущественно
группами. Эти включения непластичны и
они не деформируются.
В легированных
сталях соответственно наличию тех
или иных элементов в состав неметаллических
включений могут входить окислы
хрома, титана, ванадия и др.
Окисные неметаллические
включения оказывают отрицательное
влияние на некоторые свойства стали.
При обработке давлением скопления
окисных включений, а часто и
сами включения вытягиваются в направлении
течения металла и поэтому
оказывают существенное влияние
на свойства в поперечном направлении
течению металла при ковке
или прокатке. Влияние это является
следствием нарушения однородного
напряженного состояния металла
и концентрации напряжений возле
включений, играющих роль надрезов, особенно
при угловатой форме или острых
краях. Так как концентрация напряжений
вызывает возникновение объемного
напряженного состояния, включения
ухудшают свойства металла, характеризующие
его пластичность (относительное
удлинение и относительное сужение)
и ударную вязкость. Наиболее сильно
влияние включений обычно проявляется
на ударной вязкости, особо чувствительной
к надрезам металла и концентраторам
напряжений. Понижение ударной вязкости,
например при наличии строчечных включений
в плоскости излома, может достигать 30—70%.
Строчечные
неметаллические включения могут
вызывать расслаивание металла под
действием внешних нагрузок. Это
вызывает быстрый износ и забраковывание
стальных изделий.
Глобулярные
окисные неметаллические включения,
расположенные на контактной поверхности,
понижают износостойкость и усталостную
прочность стали. В условиях быстро
меняющихся нагрузок включения выкрашиваются,
вызывая откалывание и усиленный
износ подшипников, а также их
разрушение вследствие резкого падения
усталостной прочности при наличии
дефектов поверхности, возле которых
концентрируются напряжения и начинается
усталостное разрушение.
Окисные неметаллические
включения вызывают возникновение
в стали ряда специфических дефектов
— пористость, точечную неоднородность,
волосовины и др.
Реакции раскисления:
[O] + [Mn] =
(MnO)
2[O] + [Si]
= (SiO2)
3[O] + 2[Al]
= (Al2O3)