钢中非金属夹杂物介绍

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贵州贵阳550005‘)擅要：硬线盘钢制品时钢的纯净度，夹杂物的尺寸、分布以及形态都有严格的要求，非金属夹杂物又是影响硬线钢质量的主要因素．／L--。

本文通过介绍硬线钢中非金属夹杂物的来源和分类。

分析了不同类型夹杂物的形成机理及形貌。

指出了非金属夹杂物对硬线钢的影响和危害。

关键词：硬线钢；非金属夹杂物；影响引育随着现代钢铁下业的高速发展，对钢材质量的要求越来越严格，尤其在纯净度方面。

然而在今天现有的冶炼条件下，钢中的非金属夹杂物又不bT避免。

所以减少钢中非金属夹杂物，对提高钢的产品质量显得至关重要。

硬线钢是金属制品行业生产中高碳产品的主要原料，用于加1二低松弛预应力钢丝、钢丝绳、钢纹线、轮胎钢丝、弹簧钢丝、琴丝等f11．对钢的纯净度、夹杂物的尺寸、分布以及形态都有严格的要求。

然而日前我国生产的各种硬线钢丝普遍存在力学性能不稳定，拉拔断裂等严重质量问题，给后续加T带来了很大的困难。

有关研究发现钢中的脆性夹杂物是导致拉断的主要原因。

例如，非金属夹杂物会导致应力集中，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埋性、韧性、焊接性以及耐腐蚀性等。

本文通过对硬线钢中非金属夹杂物的来源、形貌及形成机理进行综合分析．从而指出其对硬线钢性能的影响。

l非金属夹杂物来源和特征1．1夹杂物的来源钢液中非金属夹杂物来源主要分为内生和外来。

内生夹杂物是钢液在脱氧和凝同时产生的。

内生夹杂物主要是精炼到连铸过程中的脱氧产物及浇铸过程中钢液与空气二次氧化的产物。

其特点是10】越高．脱氧产物增加，夹杂物尺寸细小，钢包精炼后，大部分上浮。

一般情况下，对钢的质量不造成大的危害。

外来夹杂物主要是冶炼和浇铸过程中带人的夹杂物，如炉体、钢包、中间包耐火材料的侵蚀物，卷入的包渣和保护渣等，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荆。

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。

钢中非金属夹杂物的检测一.概述非金属夹杂物是钢中不可避免的杂质，它的存在使金属基体的均匀连续性受到破坏。

非金属夹杂在钢中的形态、含量和分布情况都不同程度地影响着各种性能，诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。

因此，非金属夹杂物的测定与评定引起人们的普遍重视。

夹杂物的含量和分布状况等往往被认为是评定钢的冶金质量的一个重要指标，并被列为优质钢和高级钢的常规项目之一。

钢中非金属夹杂物按其来源和大小，大体可分为两大类：1.显微夹杂物或称内在夹杂物，这类夹杂物是钢冶炼和凝固过程中，由于一系列物理和化学反应所生成。

例如，在冶炼过程中，由于加入脱氧剂而形成氧化物和硅酸盐等。

这些夹杂物来不及完全上浮进入钢渣，而残留在钢液中，即为内在夹杂。

如：Al、Fe-si等脱氧剂可以形成下列夹杂：3FeO+2Al 3Fe+ Al2O32FeO+ Si SiO2+2FenFeO+mSiO2 nFeO·mSiO2nAl2O3+mSiO2 nAl2O3·mSiO2另外，钢在凝固冷却过程中，S、N等元素，由于溶解度的降低而生成硫化物、氮化物等也将残留在钢中。

2.宏观夹杂物或称外来夹杂物，这类夹杂物是在钢的冶炼或浇铸过程中，由于耐火材料等外来物混入造成。

其特点是大而无固定形状。

就对钢而言，宏观夹杂物的危害更大。

夹杂物的检验方法也有宏观检验法和显微检验法两种。

非金属夹杂物的显微检验法是指借助于金相显微镜在规定的实验条件下，检验金相试样中非金属夹杂物的方法。

该法的主要优点是可以确定夹杂物的类型、分布、数量和大小，可以发现极细小的夹杂物。

但是，由于受试样尺寸及取样位置、数量的限制。

所以显微检验法的评定结果在很大程度上存在偶然性。

往往会过分夸大细小夹杂物的重要性而将那些试样以外或检验面以外的较大夹杂物遗漏，所以，显微检验法总是与宏观检验法相辅相成、互相补充的。

如果非金属夹杂物的宏观检验对优质钢来说是必不可少的检验项目之一，那么显微检验法则是特殊用途钢（如轴承钢、重要用途的合金结构钢等）广泛采用的检验方法。

钢中非金属夹杂物的鉴定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也越来越高。

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[1-3]；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之一。

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物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，各种物理化学反应形成的夹杂物[10-15]。

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剥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[10-15]。

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。

这类夹杂物一般的特征是外形不规则，尺寸比较大，分布也没有规律，又称为粗夹杂。

这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。

非金属夹杂物1概述在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。

它们都会降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。

严重时，还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。

非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性。

严重时，横向塑性仅为纵向的一半，并使冲击韧性大为降低。

因此，对重要用途的钢（如滚动轴承钢、弹簧钢等）要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。

此外，钢在整个冶炼过程中，都与空气接触，因而钢液中总会吸收一些气体，如氮、氧、氢等。

它们对钢的质量也会产生不良影响。

钢中非金属夹杂物根据不源可分两大类，即外来非金属夹杂物和内在非金属夹杂物。

外来非金属夹杂物是钢冶炼、浇注过程中炉渣及耐火材料浸蚀剥落后进入钢液而形成的，内在非金属夹杂物主要是冶炼、浇注过程中物理化学反应的生成物，如脱氧产物等等。

常见的内在非金属夹杂物有以下几种；（a）氧化物，常见的为Al2O3；（b）硫化物，如FeS、MnS、（MnS·FeS）等；（c）硅酸盐，如硅酸亚铁（2FeO·SiO2）、硅酸亚锰（2MnO·SiO2）、铁锰硅酸盐（mFeO·MnO·SiO2）等；（d）氮化物，如TiN、ZrN等；点状不变形夹杂物等。

2危害不同形态的夹杂物混杂在金属内部，破坏了金属的连续性和完整性。

夹杂物同金属之间的结合情况不同、弹性和塑性的不同以及热膨胀系数的差异，常使金属材料的塑性、韧性、强度、疲劳极限和耐蚀性等受到显著影响，同时也常常影响加工零件的表面质量和加工工具的寿命。

非金属夹杂分塑性夹杂和脆性夹杂。

塑性夹杂如MnS等随金属变形而延伸轧薄。

脆性夹杂如Al:0。

等随金属变形而破碎。

另一些夹杂物软化点及硬度很高，热加工中不变形，不破碎，保持原来形状，如TIN、稀土硫氧化物等。

铜中氧化夹杂CuZO常分布在晶界上，Cu20是一种硬脆相，会降低金属的热塑性，还影响铜的导电能力。

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。

钢中的非金属夹杂物分类方法如何？来源何处2009-05-21 11:17 评论（0）浏览（289）一）分类方法很多，但常见的有以下四种：1．按来源分类，可分为两类：(1)内在的：包括在冶炼过程中所形成的化合物、脱氧时产生的脱氧产物、或在钢水凝固过程产生的化合物，当这些化合物来不及从钢水中彻底排出，而残存在钢中者，叫做内在的非金属夹杂物。

(2)外来的：包括从炉衬或包衬、或从汤道砖、中包绝热板、保护渣迸人钢水中的夹杂物（有人还将钢水二次氧化生成的夹杂物包括在内）。

一般说来外来夹杂物颗粒较人，在钢中比较集中，而内在夹杂物则一与此相反。

2．按化学成分分类，一般分三类。

(1)氧化物：如FeO, Si02 , Al2O3等，有时它们各自独立存在，有时形成尖晶石(如MnO.Al203）或固溶体 (如FeO和MnO)。

(2)硫化物：如FeS、MnS及(Fe. Mn) S的固溶体。

当加Al过多时可能以A12S3出现。

(3)氮化物：如TiN, ZrN 等3．按夹杂物的变形性能分类，当钢进行热加工时，例如：轧制时，夹杂物此时是否也变形，它对钢的性能有明显的影响。

为此，把夹杂物分为三类：(1)脆性：这类夹杂物完全没有塑性，在热加工时，尺寸和形状都没有变化，属于这一类的主要是A1203、Cr203等，‘它们属于高熔点的夹杂物。

(2)塑性：钢在加工变形时，夹杂物也能随之变形，形成条状，属于这类的有硫化物以及含SiO240--60％的铁、锰硅酸盐。

(3)球状（或点状）不变形：属于这类的有Si02 及SiO2 >70％的硅酸盐。

4．按尺寸大小分类，可分三类：(1)大型：尺寸> 100微米。

(2）中型：也叫显微型，尺寸1-100微米。

(3)小型：也叫超显微型，尺寸＜100微米。

（二）钢中非金属夹杂物主要来源于：1．钢中杂质氧化的产物、脱氧产物和钢在浇注与凝固过程中的反应产物、因溶解度下降的析出物；2．原材料带人的杂质；3．混人的炉渣或炉衬与浇注设备的耐火材料等。

钢的非金属夹杂物
钢的非金属夹杂物主要有氧化物、硅、磷、硫等。

1. 氧化物：钢材在高温下容易与氧气发生反应生成氧化物，主要有铝氧化物、铁氧化物、锰氧化物等。

氧化物夹杂物会降低钢材的强度和塑性，并且容易形成脆性氧化皮。

2. 硅：硅是钢材中常见的非金属夹杂物，主要来自原料和炼钢过程中的硅铁等添加剂。

硅夹杂物对钢的机械性能有较大影响，高硅含量会降低钢材的强度和韧性。

3. 磷：磷是钢材中的有害非金属夹杂物，容易导致钢的冷脆性增加，特别是在低温下会引起钢材的脆性断裂。

因此，钢材中磷含量的控制非常重要。

4. 硫：硫是钢材中常见的非金属夹杂物，主要来自原料和炼钢过程中的硫铁等添加剂。

高硫含量会降低钢的冷加工性能和焊接性能，还容易引起钢的脆性断裂。

为了降低非金属夹杂物对钢材性能的影响，炼钢过程中会采取适当的工艺措施和添加剂，如进行脱氧、脱硫等处理，以提高钢材的质量和性能。