非金属夹杂物对钢的机械与工艺性能的影响

摘要：根据钢中非金属夹杂物的来源和分类，综述了鉴定钢中非金属夹杂物的方法和定量评级标准，并且给出了典型夹杂物的扫描电镜照片，分析了不同类型夹杂物的形成机理及其在光学显微镜下的基本特征。

随着现代工程技术的发展，对钢的综合性能要求也日趋严格，相应地对钢的材质要求了越来越高。

非金属夹杂物作为独立相存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，加大了钢中组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能。

例如，非金属夹杂物导致应力集中，引起疲劳断裂；数量多且分布不均匀的夹杂物会明显降低钢的塑性、韧性、焊接性以及耐腐蚀性；钢中呈网状存在的硫化物会造成热脆性。

因此，夹杂物的数量和分布被认定是评定钢材质量的一个重要指标，并且被列为优质钢和高级优质钢出厂的常规检测项目这一。

非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量不同，对钢性能的影响也不同。

所以提高金属材料的质量，生产出洁净钢，或控制非金属夹杂物性质和要求的形态，是冶炼和铸锭过程中的一个艰巨任务。

而对于金相分析工作者来说，如何正确判断和鉴定非金属夹杂笺也因此变得十分重要。

1 钢中非金属夹杂物的来源分类1．1 内生夹杂物钢在冶炼过程中，脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物，若在钢液凝固前未浮出，将留在钢中。

溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，由于溶解度的降低，与其他元素结合以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后留在钢锭中，它是金属在熔炼过程中，各种物理化学瓜形成的夹杂物。

内生夹杂物分布比较均匀，颗粒也较小，正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分布情况，但一般来说是不可避免的。

1．2 外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁肃落的耐火材料或其他夹杂物在钢液凝固前未及时清除而留于钢中。

它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物。

如炉料表面的砂土和炉衬等与金属液作用，形成熔渣而滞留在金属中，其中也包括加入的熔剂。

304不锈钢中夹杂物的控制304不锈钢是一种广泛应用的奥氏体不锈钢，具有优良的耐腐蚀性和高温强度。

然而，夹杂物的存在可能会对其组织和性能产生不利影响。

因此，控制304不锈钢中的夹杂物对于保证其质量和性能具有重要意义。

本文将介绍夹杂物控制的重要性、夹杂物的来源和分类，以及夹杂物控制的措施和效果。

夹杂物是指存在于金属内部或表面的非金属杂质。

在304不锈钢中，夹杂物可能会破坏材料的连续性，导致应力集中，降低材料的耐腐蚀性和力学性能。

夹杂物对304不锈钢组织和性能的影响主要表现在以下几个方面：降低材料的耐腐蚀性：夹杂物能够破坏不锈钢表面的氧化膜，加速局部腐蚀，降低材料的耐腐蚀性。

降低材料的力学性能：夹杂物会破坏材料的连续性，导致应力集中，降低材料的强度和韧性。

影响材料的加工性能：夹杂物可能引起材料加工过程中的缺陷，如裂纹、折叠等，影响加工质量和精度。

夹杂物主要分为有意夹杂物和无意夹杂物。

有意夹杂物是人为添加的，如为了改善材料的某些性能而特意加入的合金元素。

无意夹杂物是在冶炼、加工过程中引入的，如炉渣、耐火材料、以及与炉气、熔剂、燃料等反应生成的产物。

为了控制304不锈钢中的夹杂物，可以采取以下措施：增加夹杂物球化处理：通过适当的热处理，使夹杂物呈球形颗粒分布，降低其对材料性能的不利影响。

控制原材料及熔炼过程：选用低杂质含量的原材料，严格控制熔炼工艺，避免过度氧化和污染。

精炼和净化处理：采用精炼技术，如电渣重熔、真空熔炼等，去除熔体中的夹杂物；同时，进行净化处理，如加入稀土元素细化晶粒，提高材料的纯净度。

合理安排工艺流程：在加工过程中合理安排工艺流程，避免过度变形和加热，以减少夹杂物的引入。

采取上述控制措施后，可以显著降低304不锈钢中的夹杂物数量和尺寸，改善材料的组织和性能。

具体效果如下：夹杂物形态：通过控制措施，可以使夹杂物呈球形或不规则形态分布，降低其对材料性能的不利影响。

夹杂物分布：采取控制措施后，夹杂物分布更加均匀，避免了局部浓度过高现象，降低材料脆性。

夹杂物对钢性能的影响1．概要1.1钢中非金属夹杂物的来源钢铁冶炼是一个非常复杂的物理化学过程。

随着冶炼技术的不断进步，钢的品质得到不断提升。

但是，不管采用何种先进的冶炼技术，钢中总还是不可避免地存在或多或少的非金属夹杂物，其来源大致为以下几方面：①脱氧、脱硫产物，特别是一些比重大的产物没有来得及排除。

②随着钢液温度的降低，s、o、n等杂质元素的溶解度下降，于是这些不溶解的杂质元素就呈非金属化合物在钢中沉淀。

③带入钢液中的炉渣或耐火材料。

④钢铁被大气氧化所形成的氧化物。

通常，前两种类型的包裹体称为内源性包裹体，后两种类型的包裹体称为外来包裹体。

内源性夹杂物的类型和成分取决于冶炼脱氧过程和钢的成分，尤其是与s、O和N有强亲和力的元素的含量，如铝、硼、锰、稀土、钙等。

与s、O和N亲和力较弱的元素，如Ni和Co，即使其含量变化很大，也不会对夹杂物产生明显影响。

外来夹杂物是意外形成的，通常具有大颗粒和多边形形状。

它们是分布不规则的复杂化合物。

钢中的含量通常只占总夹杂物的一小部分，而且通常很难确定。

1.2夹杂物对钢性能的影响钢中存在非金属夹杂物通常被认为是有害的。

它主要表现为对钢的强度、延展性、韧性和疲劳的影响。

因此，在冶炼过程中应采取各种技术措施，尽可能降低夹杂物的含量，科学调整夹杂物的类型、分布和形态，使其对钢材性能的影响降至最低。

① 夹杂物类型的影响铝镇静钢在连铸时，高熔点的al2o3夹杂物易粘在中间包的水口上面影响浇铸，可通过改变脱氧工艺使钢液中固态的al2o3夹杂物变为液态的铝酸钙，就可以避免夹杂物在水口上面的粘结。

②夹杂物颗粒大小及分布的影响大而集中的夹杂物对钢的性能有害，而分散而细小的夹杂物不仅可以消除这种危害，有时还可以改善钢的性能。

例如，在室温下，Al2O3颗粒超过1μM，钢的屈服强度和抗拉强度降低，但当夹杂物颗粒小于0.3μM时，屈服强度和抗拉强度将增加。

钢液中有同等量的氧、硫含量时，对小型铸件，由于冷却速度快，夹杂物的颗粒小，分布均匀，对铸件的性能几乎不产生影响。

简述碳、硅、锰、磷、硫五元素对钢材的性能的影响摘要：钢材在现代生产建设中应用较为广泛，是建筑业、制造业和人们日常生活中不可或缺的成分，而化学元素对钢材的组织和性能有重要的影响，下面以碳、硅、锰、磷、硫这五大元素为例简述化学元素对钢材的性能的影响，进而改善钢材的性能使之适用于更广泛的场所。

关键词：韧性；强度；塑性；焊接性能1.定义1.1碳（C）：是一种主要呈四价的非金属元素，无臭无味的固体。

化学符号为C，在常温下具有稳定性，不易反应、极低的对人体的毒性，甚至可以以石墨或活性炭的形式安全地摄取，化学符号为C，位于元素周期表的第二周期IVA族。

1.2硅（Si）：是一种四价的非金属元素，硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。

主要以合金的形式使用，也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中，或用作半导体材料和光生电池的元件。

化学符号是Si，旧称矽。

原子序数14，相对原子质量28.0855，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于元素周期表上第三周期，IVA族的类金属元素。

1.3锰（Mn）：是一种多价金属元素，质硬而脆，单质是一种灰白色、硬脆、有光泽的过渡金属。

纯净的金属锰是比铁稍软的金属，含少量杂质的锰坚而脆，潮湿处会氧化。

元素符号Mn，原子序数25。

1.4磷（P）：是一种氮族多价非金属元素，广泛存在于它的各种化合物中，元素符号P，是第15号化学元素，处于元素周期表的第三周期、第ⅤA族。

1.5硫（S）：是一种多价的非金属元素，无味无嗅不溶于水，通常单质硫是黄色的晶体，又称作硫磺。

硫元素在自然界中通常以硫化物、硫酸盐或单质的形式存在。

对人体而言，单质硫通常是无毒无害的，而其他含硫化合物可能有一定毒性，如硫化物毒性一般比较大。

化学符号S，原子序数16，硫是氧族元素（ⅥA族）之一，在元素周期表中位于第三周期。

2.对钢材的性能的影响2.1碳（C）：碳含量对钢材的强度、塑性、韧性和焊接性能等存在不⼩的影响。

夹杂物对钢材性能与生产顺行的影响夹杂物是指在钢材中存在的一些异物，如氧化皮、氧化物、硫化物、夹杂气泡等。

这些夹杂物的存在会对钢材的性能和生产顺行产生一定的影响。

首先，夹杂物会对钢材的力学性能产生直接影响。

夹杂物的存在会降低钢材的强度和韧性，使其易于断裂。

夹杂物会导致钢材中的应力集中，从而加剧断裂的可能性。

此外，夹杂物还会影响钢材的延展性和可塑性，降低其变形能力和工艺性能。

这些力学性能的下降将直接影响钢材在使用过程中的可靠性和安全性。

其次，夹杂物会对钢材的腐蚀性能产生影响。

夹杂物的存在会破坏钢材表面的连续性，使钢材易于发生腐蚀。

特别是一些有害的夹杂物，如硫化物和氧化物，会加速钢材的腐蚀速度，缩短其使用寿命。

由于腐蚀会使钢材的断裂和损坏，因此夹杂物的存在对钢材的使用性能和耐久性有着重要的影响。

此外，夹杂物还对钢材的加工性能产生影响。

夹杂物会影响钢材的切削性能和焊接性能。

在切削过程中，夹杂物会导致切削刀具磨损加剧和加工表面粗糙度增加。

在焊接过程中，夹杂物容易成为焊接缺陷的起始点，导致焊接接头的质量下降。

因此，夹杂物的存在会影响钢材的加工效率和产品质量。

此外，夹杂物还会对钢材的热处理和热加工过程产生影响。

夹杂物的存在会干扰钢材的晶粒长大和相变行为，从而降低热处理的效果。

在热加工过程中，夹杂物会导致钢材易于开裂，影响产品的成形性和综合性能。

为了降低夹杂物对钢材性能和生产顺行的影响，可以采取以下措施：1.优化原料选择和质量控制，尽量避免夹杂物的产生。

2.加强钢材的清洁工艺，清除钢材表面的夹杂物。

3.通过合理的热处理工艺，尽可能使夹杂物迁移到钢材的边缘，减少对钢材性能的影响。

4.加强钢材的保护措施，减少钢材在储存和运输过程中的受污染风险。

5.加强钢材的检测技术，及时发现和排除含有夹杂物的钢材。

总之，夹杂物对钢材的性能和生产顺行有着重要的影响。

了解和控制夹杂物的存在对于提高钢材的性能和质量，确保钢材的安全可靠使用具有重要的意义。

钢中非金属夹杂物 冶金工程学术语钢中非金属夹杂物：一、定义：1、钢中非金属夹杂物，即钢中由于生产工序中所添加或引入的非金属材料，含有量小于1%且未熔融蒙皱的非金属材料。

2、根据夹杂物的外观与性质，可分为夹杂物胶质、韧性夹杂物、疲态的夹杂物，并可分为气泡、结晶等。

二、来源：1、主要来自钢坯冶炼过程中的熔法夹杂物，包括熔焊未熔化的冶金夹杂物、冷轧滚压的钢坯夹入的非金属晶体、熔炼用的除合金外的所有熔炼材料及冶炼布料溶解释放的夹杂物等。

2、熔融时引入，主要是调控钢坯成分时，所加入的金属合金元素中副产物（如小粒性铜）；3、冶炼表面夹杂物：铸造时，冶炼表面有一定厚度熔融物膜沿着熔池表面顺着操作者加入熔坑时留下；4、熔焊夹杂物：发生在焊接结构中，其原因是熔接过程尚未完全焊接的金属件或者是熔接辅助材料及设备本身的一些杂物；5、冷轧夹杂物：冷轧过程中，加工物料之间产生的一些非金属物质和其它杂物，以及工艺仓内的尘埃等物质；6、其他：还有拉伸挤压、热处理、渗碳等工艺过程中，钢件表面所带有的夹杂物。

三、对钢的影响：1、影响钢的组织：夹杂物更像一个污染物，可以影响钢材的组织，使其产生不稳定性，影响到制品的力学性能。

2、影响钢的力学性能：夹杂物可以影响到钢材的形变构件的力学性能，减少它的抗弯强度。

3、影响钢的热强度：夹杂物颗粒本身比铁素体块大，它对整个模型的形变活动会造成一定影响，减少钢材热强度。

4、影响钢的变形性能：夹杂物颗粒之间空腔增加，会影响钢材的变形性能，减少制品在变形过程中的完整性。

5、可能会引起腐蚀：气泡、结晶夹杂物会对钢中各种合金元素的变迁和释放影响，加速钢材对溶液的吸收和溶解，从而损坏钢材表面的质量和尺寸精度，引起腐蚀缺陷。

四、检测方法：1、穿透式X射线：一种比较先进的非接触式检测方法。

它利用X射线通过物体穿透，经过X射线照射，把物体直接放入X射线管中，以检测不同物质对X射线的不同穿透率，以判断物体是否存在夹杂物。

什么是非金属夹杂？钢中非金属夹杂物，如氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等一般都呈独立相存在，主要是由炼钢中的脱氧产物和钢凝固时由于一系列物化反应所形成的各种夹杂物组成。

非金属夹杂的影响非金属夹杂物的存在，破坏了钢基体的连续性，使钢组织的不均匀性增大。

一般来说钢中非金属夹杂物，对钢的性能产生不良影响，如降低钢的塑性、韧性和疲劳性能，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏等。

因此评定钢中夹杂物类别、级别对保证钢材质量十分重要。

分类按夹杂物的化学成分：氧化物、硫化物及氮化物。

根据夹杂物的可塑性：塑性夹杂物、脆性夹杂物、不变形夹杂物及半塑性夹杂物。

● 塑性夹杂物钢中塑性夹杂物在钢经受加工变形时具有良好塑性，沿着钢的流变方向延伸成条带状。

● 脆性夹杂物指那些不具有塑性的简单氧化物和复杂氧化物以及氮化物。

●不变形夹杂物这类夹杂物在铸态的钢中呈球状，而在钢凝固并经形变加工后，夹杂物保持球形不变。

● 半塑性夹杂物指各种多相的铝硅酸盐夹杂物。

其中作为基底的夹杂物（铝硅酸盐玻璃）一般当钢在热加工时具有塑性，但是在这基底上分布的析出相晶体（如Al2O3、尖晶石类氧化物）的塑性很差。

钢经热变形后，塑性夹杂物相（基底）随钢变形而延伸，但脆性的夹杂物相不变形，仍保持原来形状，只是彼此之间的距离被拉长。

按夹杂物的来源：内生夹杂物、外来夹杂物。

● 内生夹杂物在钢的熔炼、凝固过程中，脱氧、脱硫产物，以及随温度下降，S、O、N等杂质元素的溶解度下降，于是这些不溶解的杂质元素就形成非金属化合物在钢中沉淀析出，最后留在钢锭中。

内生夹杂物分布相对均匀，颗粒一般比较细小。

可以通过合理的熔炼工艺来控制其数量、分布和大小等，但一般来讲内生夹杂物总是存在的。

● 外来夹杂物炉衬耐火材料或炉渣等在钢的冶炼、出钢、浇铸过程中进入钢中来不及上浮而滞留在钢中称为外来夹杂物。

其特征是：外形不规则、尺寸比较大，偶尔在这里或在那里出现，正确的操作可以避免或减少钢中外来夹杂物的入侵。

浅析钢材的内部缺陷及其对热处理工艺和性能的影响一、钢材的内部缺陷1. 气孔气孔是指在钢材内部存在的气体充填的孔洞。

这些气孔通常是由于熔化时气体、挥发物等引起的。

气孔的存在会使得材料的密度降低，从而影响到钢材的强度和韧性。

2. 夹杂物夹杂物是指在钢材中混杂的非金属物质，如氧化物、硫化物等。

夹杂物的存在会导致钢材的断裂韧性降低，对于某些特殊的钢材来说，夹杂物还可能对其腐蚀性能产生影响。

3. 未溶解的合金元素在钢材中，有时会存在一些未能完全溶解的合金元素。

这些未溶解的合金元素会在钢材的晶界处形成气孔或夹杂物，影响到钢材的力学性能和化学性能。

4. 晶粒度晶粒度是指钢材中晶粒的大小和形状。

晶粒过大会使得钢材的力学性能下降，而且易于产生裂纹；而晶粒过小则会影响到钢材的强度和塑性。

二、内部缺陷对热处理工艺的影响1. 热处理温度内部缺陷会使得钢材的传热性能降低，从而影响到热处理的温度分布。

在实际生产中，需要根据钢材的内部缺陷情况，调整热处理的温度和保温时间，以保证钢材在热处理过程中获得良好的组织状态。

不同的内部缺陷可能需要采用不同的热处理方式来进行修复。

对于含气孔的钢材，通常需要采用真空热处理或气体保护热处理来减少气孔的数量和体积；对于含夹杂物的钢材，通常需要采用热处理和挤压等工艺来使夹杂物得到析出和聚集。

内部缺陷会使得钢材的整体强度降低，同时也会导致钢材的疲劳性能下降。

这对于需要经受高强度和高疲劳性能的零部件来说，都是非常不利的。

2. 韧性气孔、夹杂物等内部缺陷会使得钢材的断裂韧性下降，从而容易发生断裂和裂纹。

这对一些需要承受冲击载荷或者受到振动影响的钢材来说是非常危险的。

3. 腐蚀性能内部缺陷会对钢材的腐蚀性能产生影响，使得钢材更容易受到腐蚀和磨损。

这对于一些需要抗腐蚀和耐磨的材料来说是非常不利的。

钢材的内部缺陷会对其热处理工艺和性能产生一定的影响。

在钢材生产和加工过程中，需要对钢材的内部缺陷进行充分的了解和控制，以保证钢材在使用过程中能够获得良好的性能和使用寿命。