Las inclusiones no metálicas son compuestos químicos y no metales que están presentes en el acero y otras aleaciones . Son el producto de reacciones químicas, efectos físicos y contaminación que ocurre durante el proceso de fusión y vertido. Estas inclusiones se clasifican por origen como endógenas o exógenas. [1] Las inclusiones endógenas, también conocidas como autóctonas, se producen dentro del metal y son el resultado de reacciones químicas . Estos productos precipitan durante el enfriamiento y suelen ser muy pequeños. [2] Las inclusiones exógenas son causadas por el atrapamiento de no metales. Su tamaño varía mucho y su fuente puede incluir escoria , residuos de fundente y trozos del molde . [2]
Las inclusiones no metálicas surgen debido a muchos efectos físico-químicos que ocurren en el metal fundido y consolidado durante la producción.
Las inclusiones no metálicas que surgen debido a diferentes reacciones durante la producción de metales se denominan naturales o autóctonas. Incluyen óxidos , sulfuros , nitruros y fosfuros .
Además de las inclusiones naturales, en el metal también hay restos de escoria , materiales refractarios y material de molde (el material con el que entra en contacto el metal durante la producción). Estas inclusiones no metálicas se denominan extrañas, accidentales o exógenas.
La mayoría de las inclusiones en la fundición de reducción de metales se forman debido a que la disolubilidad de la mezcla disminuye durante el enfriamiento y la consolidación.
El nivel actual de tecnología de producción de acero permite la eliminación de la mayoría de las inclusiones naturales y extrañas del metal. Sin embargo, su contenido general en diferentes aceros puede variar dentro de límites amplios y tiene una gran influencia en las propiedades del metal.
Las inclusiones no metálicas, cuya presencia determina la pureza del acero, se clasifican según su contenido químico y mineralógico, su estabilidad y su origen. Según su contenido químico, las inclusiones no metálicas se dividen en los siguientes grupos:
La mayoría de las inclusiones en los metales son óxidos y sulfuros , ya que el contenido de fósforo es muy bajo. Los silicatos son muy perjudiciales para los aceros, sobre todo si deben someterse a un tratamiento térmico posterior.
Generalmente los nitruros están presentes en aceros especiales que contienen un elemento con alta afinidad por el nitrógeno .
Según su contenido mineralógico, las inclusiones de oxígeno se dividen en los siguientes grupos principales:
En este grupo se encuentran las ferritas, cromitas y aluminatos.
En cuanto a la estabilidad, las inclusiones no metálicas son estables o inestables. Las inclusiones inestables son aquellas que se disuelven en ácidos diluidos (concentración inferior al 10%). Las inclusiones inestables son los sulfuros de hierro y manganeso y también algunos óxidos libres.
Los niveles actuales de producción de acero permiten extraer del metal diferentes inclusiones. Sin embargo, en general, el contenido de inclusiones en los distintos aceros varía dentro de amplios límites y tiene una gran influencia en las propiedades del metal.
Los métodos actuales de producción de acero y aleaciones no permiten obtener un metal completamente puro sin inclusiones no metálicas. Las inclusiones están presentes en cualquier acero en mayor o menor medida según la mezcla y las condiciones de producción. Por lo general, la cantidad de inclusiones no metálicas en el acero no es superior al 0,1 %. Sin embargo, la cantidad de inclusiones en el metal es muy alta debido a su tamaño extremadamente pequeño.
Las inclusiones no metálicas en el acero son sustancias extrañas que alteran la homogeneidad de la estructura, por lo que su influencia en las propiedades mecánicas y de otro tipo puede ser considerable. Durante la deformación, que se produce por aplanamiento, forjado y estampado , las inclusiones no metálicas pueden provocar grietas y fallos por fatiga en el acero.
Al estudiar la influencia de las inclusiones no metálicas en la calidad del acero, son de gran importancia las propiedades de dichas inclusiones: tamaño, forma, características químicas y físicas. Todas estas propiedades dependen de la composición química del acero, del método de fundición y, en particular, del tipo de acero. Estas propiedades pueden variar dentro de amplios límites incluso dentro del mismo modo de producción.
Se han desarrollado y se utilizan actualmente diferentes métodos para el análisis de inclusiones no metálicas que permiten determinar con gran precisión el contenido, la estructura y la cantidad de inclusiones no metálicas en aceros y aleaciones.