Wat zijn insluitsels in staal?
Opnames in staal zijn eventuele onzuiverheden in het staal die niet zijn opgenomen in de moleculaire structuur van de legering zelf. Dit kunnen chemische verbindingen of stukjes vreemd materiaal zijn, meestal niet-metalen van aard. Dankzij moderne staalproductieprocessen kunnen fabrikanten staal met een hoge zuiverheidsgraad produceren. Om deze reden worden insluitsels in staal vaak gemeten in micrometers en vormen een klein deel van het staal als geheel, vaak minder dan 0,03%. Ze zijn ingedeeld in een van twee typen, endogeen en exogeen.
Staalproducenten houden zich bezig met insluitsels in staal omdat zelfs een zeer klein aantal van dergelijke onzuiverheden de kwaliteit van het staal op vele manieren aanzienlijk kan beïnvloeden, waaronder het verminderen van de sterkte, flexibiliteit, het vermogen om een las vast te houden en weerstand tegen corrosie. Door de metalen in een bepaalde staallegering en de samenstelling van de andere materialen die worden gebruikt bij het maken van het staal zorgvuldig te manipuleren, kan de hoeveelheid inheemse insluitsels worden geminimaliseerd. Het onderhouden en bewaken van apparatuur en het productieproces kunnen helpen om vreemde stoffen te minimaliseren.
Endogene of inheemse insluitsels zijn verbindingen of onzuiverheden die tijdens het staalproductieproces in het staal worden gevormd. Ze zijn het resultaat van de reactie van stoffen opgelost in het gesmolten staal. Exogene insluitsels zijn stukjes vreemde stoffen. Ze kunnen bijna alles zijn, van stukjes slak tot stukjes apparatuur die tijdens het productieproces in het staal zijn afgeschilferd.
Inheemse insluitsels zijn tot op zekere hoogte onvermijdelijk, omdat het onmogelijk is om de chemie en de zuiverheid van de componenten nauwkeurig af te stemmen op het punt waarop het opname-gehalte 0% bereikt. Een deel van de reden hiervoor is de natuurlijk voorkomende onzuiverheden in de verschillende componenten van een staallegering. Tijdens het productieproces kunnen deze materialen met elkaar reageren en niet-metaalachtige verbindingen vormen, zoals oxiden, sulfiden en sulfiden. Deze verbindingen, hoewel ze metaalatomen bevatten zoals ijzer en aluminium, worden niet-metaalachtige verbindingen genoemd omdat ze eigenschappen vertonen die niet consistent zijn met metalen. Aluminiumoxide is bijvoorbeeld ook bekend als het mineraal korund, dat in zijn natuurlijke staat een waardevolle edelsteen is.
Exogene insluitsels in staal kunnen van een willekeurig aantal bronnen komen, maar zijn meestal overtollige slakken of stukjes vreemd materiaal die schilferen of afbreken van een van de stukken apparatuur die in het gietproces wordt gebruikt. Voering uit de pollepel, stukjes van de mal die worden gebruikt om het staal te vormen, en deeltjes van het thermische vuurvaste materiaal dat wordt gebruikt in de ovenbouw zijn de meest voorkomende. Moderne testapparatuur kan zelfs minuscule aantallen insluitsels in staal detecteren, waardoor een betere kwaliteitscontrole mogelijk is.