Vad är inneslutningar i stål?

Inneslutningar i stål är alla föroreningar som finns i stålet som inte är införlivade i själva legeringens molekylära struktur. De kan vara kemiska föreningar eller bitar av främmande ämnen, vanligtvis icke-metalliska till sin natur. Moderna ståltillverkningsprocesser gör det möjligt för tillverkare att producera stål med hög renhetsgrad. Av denna anledning mäts inneslutningar i stål ofta i mikrometer och utgör en liten del av stålet som helhet, ofta mindre än 0.03%. De klassificeras i en av två typer, endogena och exogena.

Ståltillverkare är bekymrade över inneslutningar i stål eftersom även ett mycket litet antal sådana föroreningar avsevärt kan påverka stålets kvalitet på många sätt, inklusive att minska dess styrka, flexibilitet, förmåga att hålla en svets och motståndskraft mot korrosion. Genom att noggrant manipulera metallerna som finns i en given stållegering och sammansättningen av de andra materialen som används för att tillverka stålet, kan mängden inhemska inneslutningar minimeras. Underhåll och övervakning av utrustning samt tillverkningsprocessen kan hjälpa till att minimera främmande ämnen.

Endogena eller inhemska inneslutningar är föreningar eller föroreningar som bildas i stålet under ståltillverkningsprocessen. De är resultatet av reaktionen mellan ämnen som är lösta i det smälta stålet. Exogena inneslutningar är bitar av främmande ämnen. De kan vara nästan allt från slaggbitar till utrustningsdelar som kan ha flagnat av i stålet under tillverkningsprocessen.

Inhemska inneslutningar är till viss del oundvikliga, eftersom det är omöjligt att finjustera komponenternas kemi och renhet till en punkt där inneslutningshalten når 0 %. En del av anledningen till detta är de naturligt förekommande föroreningarna i de olika komponenterna i en stållegering. Under tillverkningsprocessen kan dessa material reagera med varandra och bilda icke-metalliska föreningar som oxider, sulfider och sulfider. Dessa föreningar, även om de innehåller atomer av metall som järn och aluminium, kallas icke-metalliska föreningar eftersom de uppvisar egenskaper som inte överensstämmer med metaller. Till exempel är aluminiumoxid också känt som mineralet korund, som i sitt naturliga tillstånd är en värdefull ädelsten.

Exogena inneslutningar i stål kan komma från hur många källor som helst men är vanligtvis överskott av slagg eller bitar av främmande ämnen som flagnar eller bryter av från en av utrustningsdelarna som används i gjutningsprocessen. Foder från skänken, bitar av formen som används för att bilda stålet och partiklar av det termiska eldfasta materialet som används i ugnskonstruktion är de vanligaste. Modern testutrustning kan upptäcka även ett litet antal inneslutningar i stål, vilket möjliggör ökad kvalitetskontroll.