钢中非金属夹杂物

实验报告姓名：班级：冶金1401班学号： 20142019实验名称：钢中非金属夹杂物观察与分析实验实验日期： 2017.11.7实验：钢中非金属夹杂物观察与分析实验一、实验目的1.掌握钢的磨制方法。

2.了解球磨机的使用方法。

3.了解金相显微镜的原理及使用。

4.对钢中的非金属夹杂物进行分析。

二、实验原理。

A钢中夹杂物的分类分类方法很多，但常见的有以下四种：1．按来源分类，可分为两类：(1)外来夹杂物：耐火材料、熔渣或两者的反应产物混入钢中并残留在钢中的颗粒夹杂称为外来夹杂。

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

这类夹杂颗粒较大，易于上浮，但在钢中，它们的出现带着偶然性且不规则。

(2)内生夹杂物：在冶炼、浇注和凝固过程中，钢液、固体钢内进行着各种化学反应，对于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。

内生夹杂物形成的时间可分为四个阶段：①一次夹杂（原生夹杂）：钢液脱氧反应时生成的脱氧产物；②二次夹杂：在出钢和浇注过程中温度下降平衡移动时生成的夹杂物；③三次夹杂（再生夹杂）：凝固过程中生成的夹杂；④四次夹杂：固态相变时因溶解度变化生成的夹杂。

一般说来外来夹杂物颗粒较大，在钢中比较集中，而内生夹杂物则与此相反。

从组成来看，内生夹杂物可以是简单组成，也可以是复杂组成；可以是单相的，也可以是多相的。

在铸坯凝固以及随后的冷却过程中，夹杂物不仅与钢基体保持平衡，而且夹杂物本身也不断发生改变，例如析出新的化合物以趋于稳定状态。

在轧制或热处理时，每次加热都为夹杂物和钢基体之间趋向平衡提供了条件，在室温下所观察到的夹杂物，实际上是经过了一系列复杂变化的结果。

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)。

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。

钢中非金属夹杂物及其检测法夹杂物的评级问题：不计较其组成成分和性能以及它们可能的来源等；只注意它们的数量、形状、大小和分布情况。

一般在明视场下放大100倍时检验即可。

现在采用的方法有：瑞典Jernkontoret（简称JK）夹杂物评级图。

美国试验及材料学会（ASTM）夹杂物评级标准亦采用JK评级图。

此外还有SAE（美国汽车工程师学会）夹杂物评级图等等。

中国冶金部YB25-59规定，夹杂物的评级有甲乙两种方法。

即：长度指数和与标准级别图对比评级法。

非金属夹杂的鉴定：（一）金相法：借助金相显微镜的明场、暗场及偏振光来观察夹杂物的形状、分布、色彩及各种特征，从而对夹杂物作出定性或半定性的结论。

但金相法不能获得夹杂物的晶体结构及精确成分的数据。

1．夹杂物的形状：鉴定夹杂物首先注意的是它们的形状，从它们的形状特点上，有时可以估计出它们属于那类夹杂物，这有利于考虑下一步应采取的鉴定方法。

如：玻璃质SiO2呈球形；TiN一般呈淡黄色的四方形。

在铸态时呈球形的夹杂物很多，但这些夹杂物有的具有一定的塑性，当钢在锻轧后，它们被压延拉长，如FeO 和2FeOSiO2共晶夹杂物，铸态时为球状，锻轧后被拉成长条状。

2．夹杂物分布：夹杂物的分布情况也有一定的特点，有的夹杂物成群，有的分散。

成群的夹杂物经锻轧后，即沿锻轧方向连续成串，Al2O3夹杂就属此类。

有的夹杂物，如FeS 及FeS-FeO共晶夹杂物等。

因其熔点低，所以钢凝固时，这类夹杂物多沿晶界分布。

3．夹杂物的色彩和透明度：观察夹杂物的色彩及透明度一般应在暗场或偏振光下进行。

可分为透明和不透明两大类。

透明的还可分为透明和半透明两种。

透明的夹杂物在暗场下显得十分明亮。

如果夹杂物是透明的并有色彩，则在暗场下将呈现它们的固有色彩。

各种夹杂物都有其固有的色彩和透明度，再结合其它特征来进行判断。

如某种夹杂物，它们的分布及外形呈有棱的细小颗粒并沿轧制方向连续成群，在明场下这些夹杂物多呈深灰略带紫色，而在暗场下则为透明发亮的黄色。

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。

钢中的非金属夹杂1. 试验目的非金属夹杂物破坏金属基体的连续性，其形态、数量、尺寸和分布影响钢的塑性、韧性、焊接性能、疲劳性能和耐蚀性等，因此，夹杂物的数量和分布被认为是评定钢材质量的一个重要指标。

2. 相关标准标准GBT 10516 2005，该标准代替GBT 10516 1989，于2005年5月13日发布，2005年10月1日实施。

夹杂物试样不经腐蚀，在明场下放大100倍，80mm 直径的视场下进行观察，选取夹杂物污染最严重的视场，与其钢种的相应标准评级图对比评定。

夹杂物分类：硫化物类，标准图谱命名为A 类。

属于塑性夹杂，较宽范围形态比（长度/宽度）的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角，经锻、轧后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段形，例如FeS 、MnS 。

氧化铝类：标准图谱命名为B 类。

属于脆性夹杂，形态比（一般＜3），为黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行（至少有3个颗粒）。

硅酸盐类：标准图谱命名为C 类。

是具有高延展性，较宽范围形态比（一般≥3）的单个呈黑色或深灰色的夹杂物，一般端部呈锐角。

例如2MnO ·SiO 2球状氧化物类：标准图谱命名为D 类。

不变形，带角或圆形的，形态比较小（一般＜3），黑色或带蓝色，表现为无规则分布的颗粒。

例如SiO 2单颗粒球状类：标准图谱命名为DS 类。

为圆形或近似圆形，直径≥13μm 的单颗粒夹杂物。

非传统类型夹杂物的评定也可以通过其形状与上述五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。

沉淀相类如碳化物、氮化物、硼化物的评定，也可以根据它们的形态与上述五类夹杂物进行比较，并按上述方法表示其化学特征。

钢中的非金属夹杂物测定夹杂物类别A B C D DS 总长度 总长度 总长度 数量 直径 评级图级别iμmμm μm 个 μｍ 0.5 37 17 18 1 13 1 127 77 76 4 19 1.5 261 184 176 9 27 2 436 343 320 16 38 2.5 649 555 510 25 53 898 822 746 36 76 3（＜1181）（＜1147）（＜1029）（＜49）（＜107）注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径类别细系粗系最小宽度最大宽度最小宽度最大宽度μm μm μm μmA 2 4＞4 12B 2 9 ＞9 15C 2 5 ＞5 12D 3 8 ＞8 13注：D类夹杂物的最大尺寸定义为直径3. 试样制备3.1 试样尺寸夹杂物形态很大程度上取决于钢材压缩变形程度，只有在变形度相似的试样坯制备的截面上才能进行结果的比较。

钢铁生产中的非金属夹杂物控制技术随着工业的发展和技术的进步，钢铁生产也经历了一系列的技术变革。

在这些变革之中，非金属夹杂物控制技术无疑是其中最为重要的一个环节。

本文将从多个角度来介绍钢铁生产中的非金属夹杂物控制技术，以期为读者带来更好的了解和认识。

一、非金属夹杂物的概念首先，我们需要了解什么是非金属夹杂物。

非金属夹杂物是指钢铁中存在的非金属成分，比如氧化物、硫化物、氮化物等。

这些非金属夹杂物会对钢铁的物理和化学性能产生不良影响，导致钢铁的质量不够稳定可靠。

因此，控制非金属夹杂物的含量是钢铁生产中重要的一环。

二、非金属夹杂物的来源了解非金属夹杂物的来源，有助于我们更好地理解控制非金属夹杂物的方法。

非金属夹杂物在钢铁生产过程中主要有以下几个来源：1.原料：钢铁生产的原料主要有废钢、铁矿石、石灰石和焦炭等。

这些原料中含有的非金属成分，比如氧化物和硫化物等，很容易被引入到钢铁中。

2.气体：钢铁生产过程中需要进行高温熔炼和冶炼，同时也需要进行各种反应和处理。

这样就会产生大量的气体，其中可能含有一些非金属成分。

这些气体会进入钢铁中，形成一些非金属夹杂物。

3.工艺：钢铁生产中的一些工艺和流程也可能会引入一些非金属夹杂物。

比如，加入一些含硫的物质、操作不当等等，都可能导致非金属夹杂物的产生和积累。

三、非金属夹杂物的危害非金属夹杂物的存在会对钢铁的质量产生不良影响，主要表现在以下几个方面：1.机械性能：非金属夹杂物中的氧化物和硫化物等会影响钢铁的韧性和延展性，从而影响钢铁的机械性能。

2.塑性：非金属夹杂物所占的体积比例和分布会影响钢铁的塑性。

3.腐蚀性：非金属夹杂物中的氧化物和硫化物等会影响钢铁的防腐性能，导致钢铁受到腐蚀而失去使用价值。

四、控制钢铁中的非金属夹杂物为了控制钢铁中的非金属夹杂物，钢铁生产过程中应采取以下措施：1.改进原料：在钢铁生产中控制原料的非金属夹杂物含量是非常重要的。

通过选择更好的原料和加工方式，可以减少和避免非金属夹杂物的引入。

钢中非金属夹杂物分析发布时间：2022-09-02T01:28:12.493Z 来源：《科学与技术》2022年4月8期（下）作者：李洪芳[导读] 非金属夹杂物在钢中含量虽少，但对材料性能影响较大，是钢材理化检验中不可缺少的一项，李洪芳内蒙古包钢钢联股份有限公司化检验中心内蒙古包头市014010摘要：非金属夹杂物在钢中含量虽少，但对材料性能影响较大，是钢材理化检验中不可缺少的一项，但由于其数量少、分布无规律、来源无法控制、光学显微镜下特征复杂等特点，给非金属夹杂物检验工作带来了一些困难。

钢中非金属夹杂物的金相鉴定工作是一项十分复杂与专业的工作，对钢中非金属夹杂物的判定十分重要，也能够对钢的质量进行反映。

在金相显微镜下，对非金属夹杂物的形态与颜色等进行判断，并对透明度等各种性质进行分析。

关键词：钢；非金属；夹杂物如今，现代工业技术的发展,对钢的质量和综合性能要求越来越高。

影响钢材性能的因素是多方面的,往往涉及到炼钢、轧钢和热处理等多道工序,而钢中非金属夹杂物的存在是影响钢材性能的一个重要因素,有时甚至是决定性因素。

钢中非金属夹杂物的研究一直是炼钢连铸生产中的重要课题,夹杂物分析是评定钢材质量的一个重要指标,并且被列为优质钢出厂常规检验项目之一。

钢中存在非金属夹杂物是不可避免的,钢中夹杂物包括内生夹杂物、外来夹杂物两大类,对于金相分析人员来说,如何正确判断和鉴定非金属夹杂物的性质是十分重要。

一、非金属夹杂物分类非金属夹杂物的分类方法也有很多种，根据非金属夹杂物的产生机理，可将其分为内生夹杂物和外来夹杂物两种，也是非金属夹杂物最常见的分类方法。

外来夹杂物主要是由耐高温材料、各类残渣或二者残留物，生成的废物。

外来夹杂物的形成是随机的，它是偶然性因素，人为不可控的，并且外来夹杂物是非规则的。

内生夹杂物是在炼钢过程中，各种物质发生反应，生成含有O、S、N等元素的废物，这些废物不能及时排出去，因而形成了内生夹杂物。

非金属夹杂物评级是根据样品中非金属夹杂物的重量比例来评定，一般分为五个等级：A、B、C、D、E。

每个等级的非金属夹杂物数量和尺寸都有所不同。

在GB/T 10561《钢中非金属夹杂物含量的测定》标准中，对两夹杂物之间的间距也有相关规定，避免对同一视场出现的同类多条夹杂物产生错误评定。

碳素钢和合金钢中非金属夹杂物主要有硫化物、氧化铝类，硅酸盐类夹杂物等。

这些非金属夹杂物往往是工件失效的主要原因之一。

在评级过程中，可以通过对夹杂物的类型、数量、尺寸以及分布进行分析，结合有关标准和相关微区成分分析来定量评定夹杂物的级别，综合判定钢的质量，进而找出规律，改进工艺，尽可能减少有害夹杂物的含量，提高产品质量。

钢中非金属夹杂物等级和分类根据GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》标准规定如下：
A类：硫化物类夹杂物，由于它具有高的延展性，一般以单个细长的灰色夹杂物为常见类型，两端呈圆角状态。

B类：氧化铝类夹杂物，大多数没有变形，带角的，形态比小（一般﹤3 um），呈不规则的椭圆状，在金相显微镜下为黑色或蓝色的颗粒，沿钢材轧制方向排成一排，一排至少有3个以上颗粒组成。

C类：硅酸盐类夹杂物，具有较高的延展性，有较宽范围的形态比（一般≥3 um），其颜色呈黑色或深灰色夹杂，形态细长，一般头部呈锐角。

D类：球状氧化物类夹杂物，不易变形，带角或圆形状，形态比小（一般﹤3 um），是黑色或蓝色的，无规则分布的颗粒，这类夹杂物的组成比较多样复杂，有单相夹杂物，也有多相夹杂物，在金相显微镜下可见分布比较弥散。

DS类：为单颗粒的圆形球状夹杂物，直径较大，一般≥13um。

钢中非金属夹杂物含量高，尺寸大是造成紧固件冷镦开裂的一个重要原因，尤其是非金属夹杂物中B类和D类夹杂物，距线材表面越近危害性越大，所以要求B类夹杂物距表面2mm之内应不大于15μm。

B类和D类夹杂物一般控制在2级以内，这也可减少热处理淬火开裂的可能性，预防性。

103冶金冶炼M etallurgical smelting谈针对钢中非金属夹杂物的有效检验亓成双1，都鲁平2（1.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司，山东 济南 271104；2.山东钢铁集团烟台钢管有限公司，山东 烟台 265304）摘 要：钢中非金属夹杂物包括了外来夹杂物和内生夹杂物两大类。

其中，外来夹杂物指的是钢液凝固过程中没有及时浮出而残留夹杂在钢中的耐火材料和炉渣等。

而内生夹杂物指的是钢在冶炼过程中，因为脱氧剂的加入以及氮、硫等元素溶解度下降，会形成非金属性质的氧化物、硅酸盐以及硫化物和氮化物等。

钢材料的韧性、塑性以及疲劳性能会因非金属夹杂物的存在而降低，并且，其危害会随着钢的强度增高而增多。

因此，对钢中非金属夹杂物的检验非常有必要。

关键词：钢；非金属夹杂物；有效检验中图分类号：TG142.15 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）02-0103-2 收稿日期：2020-01作者简介：亓成双，男，生于1985年，汉族，山东莱芜人，本科，中级工程师，研究方向：钢铁冶金原辅材料的试验分析。

钢中非金属夹杂物的来源无法控制、分布不规律、数量少以及光学显微镜下特征复杂等特点决定了其检验工作难度之大。

因此，本人围绕钢中非金属夹杂物的来源、特点、分类、影响等方面展开研讨，为相关工作人员提供或加深对其的了解与认识。

1 钢中非金属夹杂物的来源钢的冶炼、浇注、凝固和结晶是一个极其复杂的过程，因此，在这一过程中极容易有非金属夹杂物的产生。

钢中的非金属夹杂物是钢材料脱氧、钢液凝固的过程中产生的非金属化合物，分为了外来夹杂物和内生夹杂物两大类。

其中，外来夹杂物是指在金属熔炼过程中和外界物质发生接触进而作用产生的夹杂物。

而内生夹杂物又可以分为两种情况，一种是在钢材熔炼过程中，钢液凝固前未及时浮出而留在钢中的脱氧反应产生的氧化物等产物；另一种则是由于在凝固和降温时溶解度的降低，钢液中溶解的杂质元素和其他元素结合并以化合物的形式从固液体、液相中析出最终留于钢锭之中[1]。