Негативний вплив сірки і фосфору в сталі відомо, однак властивість сталі, що містить менше 0,001 % цих домішок вивчені недостатньо. Тому в дослідженні приділяли велику увагу двом напрямкам поліпшення якості електросталі: підвищенню чистоти по шкідливим домішкам і раціональним процесам модифікування. Значний теоретичний і практичний інтерес представляє дослідження по визначенню порівняльного питомого впливу цих двох факторів. Для відповідального обладнання нової техніки в останні роки замість вуглецевих широко застосовують економнолеговані сталі типу марганцевих 110-35ГЛ (литі) і 09Г2, 15Г, 40Г (деформовані).

Плавки проводили в індукційних електропечах на чистій шихті фракційним легуванням і модифікуванням, вміст сірки та фосфору змінювали за рахунок присадок сірчистого заліза і ферофосфору. В якості модифікаторів застосовували силікокальцій, силікобарій, фероцерій, силіциди РЗМ і інші.

Неметалеві включення вивчали комплексними методами при візуальному перегляді шліфів, визначали тип включень 1-2-3 і ступінь забруднення сталі шляхом підрахунку об’ємним (V, %) і лінійним методом (і), що дозволило об’єктивно оцінити вплив вмісту кисню, сірки та модифікаторів на властивості сталі.

Матеріали показують вирішальний вплив хімічного складу важких неметалевих включень на ступінь чистоти сталі та рівень її властивостей.

Рівень ударної в’язкості цих зразків дуже близький і, в певній мірі, відображає ступінь чистоти та природи включень в сталі. Поздовжні зразки в меншій мірі характеризували ступінь забрудненості сталі та не були представницькими для оцінки її якості.

Встановлена однозначна залежність між вмістом сірки, кількістю сульфідних включень і показниками механічних властивостей. В умовах стабільного розкислення алюмінієм (0,03-0,06 % спектрального) вмісту кисню становило 0,003-0,004 % і рівень забруднення оксидами залишався приблизно постійним. Загальна забрудненість включеннями, в значній мірі, визначалася вмістом сірки в сталі. У плавках модифікованих глобулярізаторами, внаслідок укрупнення включень, об’ємний відсоток їх зростав, в той час як індекс забруднення змінювався незначно, оскільки при цьому методі контролю більшою мірою враховувалася форма включень.

Методами електролізу виділяли оксидний залишок і мікрохімічними методами визначали його склад. Встановили, що в оксидному залишку плавок, модифікованих кальцієм і церієм, помітно знижується вміст глинозему і присутні оксиди кальцію і церію, при помітному підвищенні кремнезему. Останнє сприяє процесам глобулярізації включень.

Типові неметалеві включення додатково вивчали методом локального рентгеноспектрального аналізу на установці МАР-2. Для отримання інформації про зміну концентрації елементів електронний промінь проводили за маршрутом найбільшої осі поверхні включення. За умовний критерій змісту елементів брали величину інтенсивності випромінювання – число імпульсів в секунду. Рентгеноспектральний аналіз підтвердив дані металографічного аналізу – в сталі, розкисленою алюмінієм, включення складалися, в основному, з оксисульфідів марганцю, при додатковому модифікуванні кальцієм – з марганце-кальцієвих оксисульфідів, в сталі модифікованої церієм переважали складні церієво-марганцеві оксисульфіди. Комплексний аналіз дозволив пояснити механізм глобулярізації включень (перехід з 3 в 1 тип). У модифікованій сталі, крім поліпшення форми включень, очищалися границі зерен, подрібнювалася структура, знижувався вміст газів, помітно підвищувалася фізична щільність.

Позитивний вплив глобулярізаторів в тій же мірі позначався і на властивостях деформованої сталі, поліпшувалися однорідність і гранулярність структури, поліпшувалася природа включень, відповідно зростала ізотропність показників властивостей і хладностійкість. Зменшувалися макродефекти типу волосовин, ниток, шиферності. При деформації включення зберігали округлу форму та не витягувалися в рядки та нитки. При цьому пластичність і особливо ударна в’язкість в поперечних зразках істотно зростали.