Czym są inkluzje w stali?

Wtrącenia w stali to wszelkie zanieczyszczenia obecne w stali, które nie są włączone w strukturę molekularną samego stopu. Mogą to być związki chemiczne lub kawałki ciał obcych, zwykle o charakterze niemetalicznym. Nowoczesne procesy hutnicze umożliwiają producentom wytwarzanie stali o wysokim stopniu czystości. Z tego powodu wtrącenia w stali są często mierzone w mikrometrach i stanowią niewielką część stali jako całości, często mniejszą niż 0.03%. Są one podzielone na jeden z dwóch typów, endogenny i egzogeniczny.

Producenci stali obawiają się wtrąceń w stali, ponieważ nawet bardzo niewielka liczba takich zanieczyszczeń może znacząco wpłynąć na jakość stali na wiele sposobów, w tym zmniejszając jej wytrzymałość, elastyczność, zdolność trzymania spoiny i odporność na korozję. Poprzez staranne manipulowanie metalami obecnymi w danym stopie stali oraz składem innych materiałów użytych do produkcji stali, można zminimalizować ilość rodzimych wtrąceń. Konserwacja i monitorowanie sprzętu, a także proces produkcyjny mogą pomóc w zminimalizowaniu ciał obcych.

Endogenne lub rodzime wtrącenia to związki lub zanieczyszczenia powstające w stali podczas procesu jej wytwarzania. Powstają w wyniku reakcji substancji rozpuszczonych w roztopionej stali. Wtrącenia egzogenne to kawałki obcych substancji. Mogą to być prawie wszystko, od kawałków żużlu po elementy wyposażenia, które mogły zostać odłupane do stali podczas procesu produkcyjnego.

Rodzime inkluzje są do pewnego stopnia nieuniknione, ponieważ niemożliwe jest precyzyjne dostrojenie chemii i czystości składników do punktu, w którym zawartość inkluzji sięga 0%. Jedną z przyczyn tego stanu rzeczy są naturalnie występujące zanieczyszczenia w różnych składnikach stopu stali. Podczas procesu produkcyjnego materiały te mogą ze sobą reagować, tworząc związki niemetaliczne, takie jak tlenki, siarczki i siarczki. Związki te, chociaż zawierają atomy metali, takich jak żelazo i glin, nazywane są związkami niemetalicznymi, ponieważ wykazują właściwości niezgodne z metalami. Na przykład tlenek glinu znany jest również jako korund mineralny, który w stanie naturalnym jest cennym kamieniem szlachetnym.

Egzogenne wtrącenia w stali mogą pochodzić z dowolnej liczby źródeł, ale zwykle są to nadmiar żużla lub kawałki ciał obcych, które łuszczą się lub odrywają z jednego z elementów wyposażenia używanego w procesie odlewania. Najczęściej spotykane są wykładziny z kadzi, fragmenty formy używane do formowania stali oraz cząstki materiału ogniotrwałego stosowanego w konstrukcji pieca. Nowoczesny sprzęt badawczy jest w stanie wykryć nawet najmniejsze ilości wtrąceń w stali, co pozwala na zwiększoną kontrolę jakości.