Одинаковые микроструктурные признаки дефектов сталеплавильного происхождения объясняются следующим. Подкорковые газовые пузыри зарождаются в междендритных пространствах, горячие трещины проходят по междендритным пространствам; вокруг газовых пузырей, экзогенных неметаллических включений, заворотов корки, поясов задерживается теплоотвод металла, который обогащается легкоплавкими примесями, способствующими кристаллизации жидкого расплава вокруг дефектов в последнюю очередь. Известно, что содержание примесей в бассейне газового пузыря по сравнению со средним содержанием их в металле составляет примерно: 200% фосфора, 150% серы, 150% кислорода; в ликвационных участках вокруг горячих трещин обогащение фосфором составляет примерно 500%, а серой примерно 600%. Наличие зоны феррита вокруг дефектов сталеплавильного происхождения закономерно, так как фосфор повышает температуру превращения аустенита в феррит при охлаждении стали. Из аустенита при охлаждении в первую очередь образуются зерна «рельефного» феррита, обогащенные фосфором. Углерод же концентрируется в зоне, остающейся аустенитной. Миграция именно углерода, а не фосфора из обогащенных им участков объясняется тем, что фосфор и углерод – антагонисты. Углерод обладает меньшей энергией активации, что облегчает его диффузию в аустените. Таким образом, углерод, вытесненный к краям зоны, обогащенной фосфором, увеличивая неоднородность стали в этом месте, обеспечивает повышенное количество зерен перлита, располагающихся в виде окаймления вокруг участков с «рельефным» ферритом.
Количество мелких глобулярных окислов типа FeО∙MnО значительно увеличивается в бассейне дефектов при нагревах слитков и передельного металла под прокатку, что является следствием диффузии кислорода из окружающей среды (печных газов, воздуха). Проведенные опыты показали, что действие кислорода (его соединений) на миграцию углерода примерно такое же, как фосфора. Кислород, мигрируя в периферийные зоны, насыщает их до такого состояния, что при последующем охлаждении вокруг зоны феррита образуется окаймление из зерен перлита. Этот процесс требует длительной выдержки при высоких температурах, и скорость его значительно возрастает под действием деформации, что в промышленных условиях имеет место при нагреве и прокатке слитков, непрерывнолитой заготовки, блюмсов, катаной заготовки и труб.
Несмотря на одинаковое сочетание генетических признаков плен сталеплавильного происхождения, каждому трансформировавшемуся дефекту слитка присуща своя форма полости в поперечном сечении и свое, характерное для данного вида, расположение микроструктурных составляющих и неметаллических включений, сохраняющихся на всех стадиях переработки металла.
Вокруг плен сталеплавильного происхождения на внутренней поверхности труб, на их продолжении и рядом располагаются раскатанные скопления оксидов строчечных, пластично-деформированных и хрупкоразрушенных силикатов, сульфидов и оксисульфидов, теплоизоляционные (утеплительные) смеси и шлаки, ферритные дорожки в оторочке из зерен перлита, участки ликвидации легкоплавких компонентов в зоне феррита. Эти плены образуются при раскатывании загрязненной центральной зоны слитков, подусадочной или осевой рыхлости, мостов, ликвационных полосок и трещин, а также затянутого в жидкий металл шлака (при непрерывной разливке металла). Установлено проведенными работами и наблюдениями, что 80-90% плен на внутренней поверхности труб – следствие раскатывания вышеперечисленных дефектов макроструктуры слитков.
