Conținutul de incluziuni nemetalice în oțelul electric este nesemnificativ și nu depășește 0,05%. Cu toate acestea, ele au caracteristici fizice, mecanice și chimice complet diferite de cele ale metalului de bază. Încălcând continuitatea metalului, incluziunile nemetalice provoacă concentrații locale de tensiuni, reduc caracteristicile plastice, deteriorează rezistența la oboseală și rezistența la uzură. Conținutul de incluziuni nemetalice în oțel este determinat de concentrația de impurități nocive (O, S, N). Natura și forma incluziunilor nemetalice depind de compoziția chimică a oțelului și de materialele utilizate pentru dezoxidare. În oțelurile care conțin mangan, compoziția incluziunilor este determinată de concentrațiile de echilibru ale [Mn], [O], [S]. Incluziunile sunt formate din oxizi (FeO și MnO) și sulfuri (FeS și MnS).
În oțelul siliciu-mangan, incluziunile sunt prezente sub formă de silicați și sulfuri de fier și mangan. Dacă aluminiul este prezent în oțel, compoziția incluziunilor este determinată de conținutul său în metal. La [Al] ≤ 0,01….0,02% incluziunile conțin, alături de oxizi de FeO și MnO, precum și oxizi de tip FeO-Al2O3, iar la [Al] > 0,03…0,05% incluziunile sunt formate în principal din alumină și spinel.
Deoxidanții puternici (aluminiu, metale alcalino-pământoase (ALM) — calciu, magneziu, bariu și metale de pământuri rare (REM) — ceriu, lantan etc.) formează incluziuni cu compoziție complexă. Apariția unei noi faze nemetalice într-o topitură omogenă este asociată cu depășirea energiei de tensiune interfacială și formarea unei noi suprafețe.
În condiții de suprasaturare semnificativă a metalului în exces de deoxidant, se formează grupuri de mici incluziuni solide de oxid de deoxidant. În lipsa de oxidant, adică la un conținut crescut de oxigen, se formează produse lichide de oxidare.
Atunci când metalul este dezoxidat împreună cu aluminiu, mangan și siliciu (AMS), se formează produse de dezoxidare complexe caracterizate printr-un punct de topire scăzut. Luând în considerare distribuția destul de rapidă a deoxidantului din locurile de suprasaturare în întregul volum al metalului lichid, se creează condițiile pentru formarea diferitelor forme de incluziuni de oxid solid și produse de deoxidare lichide, numite incluziuni nemetalice primare. În timpul cristalizării oțelului, se formează așa-numitele incluziuni secundare.
Formarea acestora este cauzată de scăderea temperaturii metalului și, în consecință, de deplasarea echilibrului oxidant-oxigen dizolvat către formarea de oxizi. Îndepărtarea incluziunilor secundare nemetalice este mai dificilă decât a incluziunilor primare, deoarece metalul devine vâscos, timpul pentru ieșirea lor la suprafață este foarte limitat și nu au timp să coaguleze și să crească în dimensiuni la valori optime. Majoritatea incluziunilor secundare rămân în metal, prin urmare reducerea conținutului acestora se realizează prin asigurarea unei purități maxime a metalului în ceea ce privește incluziunile nemetalice înainte și în timpul turnării.
De regulă, incluziunile nemetalice detectate în oțelul electric sunt de dimensiuni nesemnificative (nu mai mult de 30 microni). La forjarea sau laminarea lingourilor și a pieselor turnate, incluziunile cu un punct de topire scăzut (silicați de mangan, sulfuri de fier și mangan, oxisulfuri) se transformă în incluziuni filamentare de diferite grosimi, crescând astfel anizotropia proprietăților mecanice ale metalului. Îmbunătățirea acestui indicator se realizează prin utilizarea ca agenți de dezoxidare a SHZM și RMZ, care sunt substanțe tensioactive care favorizează modificarea (schimbarea compoziției) și globalizarea incluziunilor de oxizi și sulfuri. De obicei, oțelul se dezoxidează mai întâi cu aluminiu, iar apoi — cu aliajele SHZM și REM.
Dacă în oțelul de construcție 12XNZA, dezoxidat numai cu aluminiu, incluziunile sunt filamentoase, atunci, după o dezoxidare suplimentară a metalului în cazan cu silicocalciu, acestea sunt în principal globulare, având compoziția CaOm— AL2O3. Transformarea incluziunilor în șir în incluziuni globulare permite reducerea drastică a metalului afectat de fire de păr, creșterea izotropiei (omogenității) oțelului în ceea ce privește rezistența la impact și ductilitatea. Cu toate acestea, pentru o serie de oțeluri, conținutul de incluziuni globulare în metal trebuie să fie minim. Contaminarea crescută a oțelului pentru rulmenți cu globule afectează în mod negativ durabilitatea rulmenților pentru diverse scopuri. Pentru a reduce contaminarea oțelului pentru rulmenți cu incluziuni globulare, se reduce bazicitatea zgurii de silicat de var, în plus, se crește ușor oxidarea metalului ([O] ~ 0,008%) și se utilizează tratarea în vid a topiturii în afara cuptorului.
Impact negativ asupra proprietăților oțelului au incluziunile cristaline, cum ar fi nitrurile, corindonul. Chiar mai dăunătoare sunt acumulările de incluziuni nemetalice în metal sub forma unui nor sau a unui roi de particule mici. Acestea se formează ca urmare a unei dezoxidări slabe a metalului cu aluminiu și pot provoca delaminarea bilelor laminate.
Nefavorabilă este dispunerea incluziunilor de-a lungul granițelor grăunților din oțelul turnat sub formă de lanțuri formate din sulfuri și oxisulfuri. O contaminare mai mare cu incluziuni nemetalice se observă în oțelurile cu un conținut relativ ridicat de oxigen și sulf. Cu cât cantitatea de oxigen și sulf din oțel este mai mare, cu atât calitatea acestuia este mai slabă, respingerea oțelului laminat prin fisuri, fire de păr și proprietăți mecanice mai scăzute.
