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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评级图级别A 总长度μmB 总长度μm 17 77 184 343 555 822 （＜1147）C 总长度μm 18 76 176 320 510 746 （＜1029）D 数量个 1 4 9 16 25 36 （＜49）DS 直径μｍ 13 19 27 38 53 76 （＜107）i0.5 1 1.5 2 2.5 337 127 261 436 649 898 （＜1181）注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径类别最小宽度μm细系最大宽度μm 4 9 5 8最小宽度μm ＞4 ＞9 ＞5 ＞8粗系最大宽度μm 12 15 12 13A B C D2 2 2 3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。
实验五非金属夹杂物的分析与评定 (验证性)一、实验目的及要求1．掌握钢中非金属夹杂物的分类与形态特征。
2．掌握使用标准评定钢中非金属夹杂物的级别。
二、实验原理钢铁中的非金属夹杂物的出现是不可避免。
钢中非金属夹杂物的金相检验主要包括夹杂物类型的定性和定量评级。
夹杂物的检验评定可按照GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微评定方法》执行。
1、检验钢中的非金属夹杂物的必要性因为非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性、均匀性，易引起应力集中，造成机械性能下降，导致材料的早期破坏，其影响程度主要取决于夹杂物的形状、大小、分布和聚集状态。
钢中夹杂物的检验一般在出厂前钢厂检验或者收货单位验收时检验。
2、钢中非金属夹杂物的来源a）内在的：包括①铁矿石②钢厂在冶炼时，用Si、Al脱氧造成，反应式：3FeO + 2Al →3Fe + Al2O32FeO + Si → 2Fe + SiO2b）外来的：浇铸过程卷入的耐火材料、炉渣等。
3、制样要求a、取样时沿轧制方向，磨制纵向截面观察夹杂物大小、形状、数量，横向截面观察夹杂物从边缘到中心的分布。
试样表面无划痕、无锈蚀点、无扰乱层。
b、淬火以提高试样的硬度，保留夹杂物的外形。
c、试样表面不浸蚀。
4、非金属夹杂物的分类a、氧化物：FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3；b、硫化物：FeS、Mn S及其共晶体；c、硅酸盐：2FeO·SiO2、2MnO·SiO2；d、氮化物：TiN、VN；e、稀土夹杂物5、非金属夹杂物的金相鉴别方法主要是指利用光学显微镜中的明场、暗场和偏振光灯照明条件下夹杂物的光学反映差异，以及在标准试剂中腐蚀后，夹杂物发生化学反应而出现色差及侵蚀程度的不同来区分鉴别。
a明场：检验夹杂物的数量、大小、形状、分布、抛光性和色彩。
不透明夹杂物呈浅灰色或其他颜色，透明的夹杂物颜色较暗。
b暗场：检验夹杂物的透明度、色彩。
透明夹杂物发亮，不透明夹杂物呈暗黑色、有时有亮边。
0 引 言由于现代工程技术的发展对钢的强度、韧性、加工性能等要求日趋严格,所以对钢铁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,破坏了钢基本的连续性,使钢组织的不均匀性增大。
因此钢中非金属夹杂物的存在,对钢的性能产生强烈影响。
根据非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量等因素的不同,对钢性能的影响也不同。
为了提高金属材料的质量,生产非金属夹杂物少的洁净钢,或控制非金属夹杂物性质和要求的形态,这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,是十分重要的。
鉴别非金属夹杂物的工作首先是在金相显微镜下进行,利用明视场观察夹杂物的颜色、形态、大小和分布;在暗视场下观察夹杂物的固有色彩和透明度;在偏振光正交下观察夹杂物的各种光学性质,从而判断夹杂物的类型,根据夹杂物的分布情况及数量评定相应的级别,评判其对钢材性能的影响。
目前检验、研究钢中非金属夹杂物的方法很多。
有化学法、岩相法、金相法、电子探针、电子扫描法等等。
本文仅就用金相法检验钢中非金属夹杂物作一些介绍。
1 钢中非金属夹杂物的来源分类1.1 内生夹杂物它是金属在熔炼过程中,各种物理化学反应形成的夹杂物。
内生夹杂物一般来说分布比较均匀,颗粒也比较小。
1.2 外来夹杂物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。
这类夹杂物一般的特征是外形不规则,尺寸比较大。
2 钢中非金属夹杂物按化学成分分类2.1 氧化物系夹杂简单氧化物有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3、MgO、Cu2O等。
在铸钢中,当用硅铁或铝进行脱氧时,SiO2和Al2O3夹杂比较党见。
Al2O3在钢中常常以球形聚集呈葡萄状。
在铝、镁合金中,夹杂主要是Al2O3和MgO。
复杂氧化物,包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等,钙的铝酸盐如图1所示。
实验钢中显微组织缺陷及非金属夹杂物的鉴定一、实验目的1、了解钢中常见的几种显微组织缺陷的特征；2、了解钢中常见非金属夹杂物的特征及金相鉴定方法。
二、实验说明（一）钢的显微组织缺陷钢的显微组织缺陷对其机械性能、工艺性能均有很大的影响。
常见的缺陷有下列几种：1、脱碳钢在加热和保温时，由于氧化作用是表层的碳全部或部分丧失的现象。
全脱碳的组织为铁素体，部分脱碳后的组织为铁素体加渗碳体。
钢的脱碳大大降低表面硬度、耐磨性和疲劳极限。
在保护气氛中加热或缩短钢材在炉中高温停留时间，均可减轻脱碳现象。
2、过热过烧热处理时，加热温度过高引起使晶粒长大现象称过烧。
它使钢的机械性能尤其是冲击韧性下降，可以通过退火予以矫正。
当晶界发生氧化或熔化现象时，即为过烧。
过烧后的工件只能报废而无法使用。
3、三次渗碳体含碳量接近0.02％的碳钢，热处理过程中，在700℃～300℃实行缓慢冷却，三次渗碳体将沿铁素体晶界析出，它的出现使钢的塑性显著降低。
在上述温度范围内快速冷却，可防止发生。
4、魏氏组织铁素体或二次渗碳体沿奥氏体晶界析出，成方向性分布即魏氏组织。
魏氏组织的存在板由晶粒粗大，使钢的机械性能下降，可通过退火或正或予以消除。
5、带状组织热加工后的低碳钢显微组织中铁素体和珠光体沿加工方向呈层状平行交替排列，称为带状组织。
带状组织使钢的性能呈各向异性，并降低塑性和韧性，硬度不均匀。
由合金元素偏析带来的带状组织可通过高温长时间加热后快冷的方法予以改善。
6、网状碳化物碳素工具钢、和经哦年工具钢、铬轴承钢等材料若热加工时温度过高、冷速过慢，碳化物就会沿晶界析出呈网状碳化物。
网状碳化物的存在削弱了金属间的结合，降低了钢的冲击韧性，增加了钢的脆性。
可通过政会予以改善和消除。
7、碳化物不均匀性高速钢、合金工具钢钢锭凝固后，由于偏析，晶热加工后组织中呈现碳化物不均匀分布，称碳化物不均匀性。
常见有粗大碳化物聚集和碳化物呈条带现象。
它可导致工具热处理后产生裂纹，降低刀具的红硬性和耐磨性。
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。
钢中非金属夹杂物分析可行性研究报告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。
通常将前两类夹杂物称为内生夹杂物，后两类夹杂物称为外来夹杂物。
内生夹杂物的类型和组成取决于冶炼的脱氧工艺和钢的成分，尤其是与S、O、N亲和力强的元素含量，如Al、B、Mn、稀土、Ca等。
而与S、O、N亲和力弱的元素，如Ni、Co等，即使它们含量变化很大，对夹杂物也不产生明显影响。
外来夹杂物系偶然生成，通常颗粒大，呈多角形，为成分复杂的化合物，分布也没有规律。
在钢中的含量通常只占夹杂物总量的很小一部分，而且往往是难以确定的。
1.2 夹杂物对钢性能的影响钢中非金属夹杂物的存在通常被认为是有害的。
主要表现对钢的强度、延性、韧性、疲劳等诸方面的影响。
所以冶炼中应采取各种技术措施，尽可能降低其含量，并科学地调节夹杂物的类型、分布、形态等，使其对钢的性能的影响降低到最低限度。
①夹杂物类别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很有害，而分布弥散和细小颗粒的夹杂物，不仅其危害能消除，有时还有改善钢的性能的作用。
例如在室温下，Al2O3颗粒超过1μm时，钢的屈服强度和抗张强度降低，但当夹杂物颗粒小于0.3μm时，屈服强度和抗张强度都将提高。
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。
钢中夹杂物的鉴定一、实验目的在正常条件下，钢的温度冷却到固相线以下时就会发生硫化物、碳化物和氮化物的析出。
绝大多数氧化物和一些硫化物夹杂在钢液中形成。
在钢凝固之前，如果不去除这些夹杂物，将引起连铸产品的缺陷，对连铸生产顺利进行带来问题和困难，如，降低生产率、降低产品性能、降低金属收得率等。
本实验的主要目的是为了让同学了解钢中夹杂物对钢性能的影响，并掌握对钢中夹杂物的评级。
二、实验设备与试样1.蔡司金相显微镜2.非金属夹杂物的标准试样三、实验原理----钢中夹杂物的分类A类、（硫化物类）具有高延展性，有较宽范围形态比（长度/宽度>3）的单个呈灰色夹杂物。
B类、（氧化铝类）大多数没有变形，带角，形态比小（一般<3）呈黑色或者蓝色颗粒，沿轧制方向排成一行，至少三个。
C类、（硅酸盐类）具有高延展性，有较宽范围形态比（>3）的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角。
D类、（球状氧化物类）不变形，带角或者圆形的，形态比小（<3）。
黑色或者带蓝色的，无规则分布的颗粒。
DS类、（单颗粒球状类）圆形，或近似圆形，直径不小于13um的单颗粒夹杂物。
四、实验内容及步骤2、国标《钢中非金属夹杂物的测定》（GB/T10561-2005）3、金相显微镜的操作4、非金属夹杂物的标样观察，并评级五、作业1、对下列三幅图中任选一副图，评级，并在实验报告中画出大概的图样。
2、去图书馆查阅非金属夹杂的书籍或者文献，书籍写出名称、作者名称、出版社，并摘抄前言或者概述中有关本书内容的简介，字数多于300。
文献写出名字，作者，期刊名，页数范围，以及摘要。
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。
锻钢中夹杂物含量的评定方法1 范围1.1 本标准的试验方法为测定锻钢中非金属夹杂物含量的方法。
宏观试验法包括微蚀、断口、台阶和磁粉法。
显微试验法通常包括5种检测。
根据夹杂物形状而不是化学特点，显微法将夹杂物划分为不同类型。
这里主要讨论了金相照相技术，它允许形状类似的夹杂物之间略有不同。
这些方法在主要用来评定夹杂物的同时，某些方法也可以评估诸如碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物和金属间化合物的组成。
除了钢以外，其它合金在有些情况下也可以应用这些方法。
根据这些方法在钢中的应用情况，将分别给予介绍。
1.2 本标准适用于人工评定夹杂物含量。
其他ASTM标准介绍了用JK评级图的自动法（ASTM E1122 ）和图像分析法（ASTM E1245 ）。
1.3 按照钢的类型和性能要求，可以采用宏观法或显微法，也可以将二者结合起来，以得到最佳结果。
1.4 这些试验方法仅仅为推荐方法，对任何级别的钢而言，这些方法都不能作为合格与否的判据。
1.5 本标准未注明与安全相关的事项，如果有的话，也只涉及本标准的使用。
标准使用者应建立适当的安全和健康操作规程，并且在使用标准前应确定其适用性。
2 参考文献2.1 ASTM标准：A 295 高碳耐磨轴承钢技术条件A 485 强淬透性耐磨轴承钢技术条件A 534 耐磨轴承用渗碳钢技术条件A 535 特种性能的滚珠和滚柱轴承钢技术条件A 756 耐磨轴承用不锈钢技术条件A 866 耐磨轴承用中碳钢技术条件D 96 用离心法分离原油中水和沉淀物的试验方法E 3 制备金相试样指南E 7 金相显微镜术语E 381 钢棒，钢坯，钢锭和锻件的宏观试验法E 709 磁粉检测指南E 768 自动测定钢中夹杂物的试样的制备和评定操作规程E 1122 用自动图像分析法获得JK夹杂物等级的操作规程E 1245 用自动图像分析法确定金属中夹杂物或第二相含量的操作规程2.2 SAE标准：J421，磁粉法测定钢的清洁度等级J422，钢中夹杂物评定的推荐操作规程2.3 航空材料技术条件2300，高级飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2301，飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2303，飞行性能钢的清洁度：耐腐蚀马氏体钢磁粉检测程序2304，特种飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2.4 ISO标准：ISO 3763，锻钢——非金属夹杂物的宏观评定法ISO 4967，钢——使用标准图谱的非金属夹杂物显微评定方法2.5 ASTM附加标准：钢中夹杂物评级图Ⅰ-r和评级图Ⅱ低碳钢的4张显微照片3 术语3.1 定义：3.1.1 本标准中用到的定义，见ASTM E7 。
钢中非金属夹杂物的金相鉴定实验主讲教师:张明远一、实验目的�1.初步掌握金相显微镜的正确操作。
� 2 .初步掌握钢中非金属夹杂物的定性鉴定。
二、金相法的优缺点�1 优点�操作简便，迅速，直观。
不仅能确定夹杂物的类型，是氧化物、硫化物、硅酸盐还是复杂的固溶体，而且能直观的看到夹杂物的大小、形状、分布等等，夹杂物是球形还是有规则的外形，是弥散分布还是成群分布，是塑性夹杂还是脆性夹杂。
这将给改善工艺操作提供重要依据。
�2 缺点�只能定性的鉴定那些已知特性的夹杂物，就是表上列出的夹杂物。
因此，当遇到新的物质或复杂的固溶体时，还要配合其他的方法综合运用。
而且鉴定的准确度和熟练程度有关，即主要靠经验；不能确定夹杂物准确的化学组成，只能根据经验估计。
二、金相法的优缺点�要想确定夹杂物准确的化学组成，还需要用电子探针，打出夹杂物的成分分布：用电子：衍射或X射线衍射确定夹杂物的结构等。
�鉴定钢中非金属夹杂物的方法很多，各有优缺点。
例如：电子显微镜、X射线衍射、电解一化学�分析法等等。
若要对夹杂物进行准确和全面的鉴定往往需要综合使用这些方法。
�目前，常用的方法为：先用金相显微镜确定夹杂物有哪些类型，然后再测出不同规格夹杂物的数量，再用大样电解的方法将夹杂物分离出来，最后用电镜确定夹杂物的化学组成及成分分布。
三、钢中非金属夹杂物的来源�1 外来夹杂物。
�1) 冶炼、出钢及浇注过程中被卷入的耐火材料或炉渣等。
�2) 与原材料同时进入炉中的杂物。
�外来夹杂物一般较粗大：是可以减少和避免的。
�2 内生夹杂物。
� 1) 冶炼过程中加的脱氧剂及合金添加剂和钢中元素化学反应的产物，一部分在钢液凝�固前没有浮出而残留在钢中。
� 2) 在出钢和浇注过程中，钢水和大气接触，钢水中容易氧化和氮化的元素被氧化·氮�化的产物。
� 3) 从出钢到浇注过程中，·随钢水温度下降，造成氧、硫、氮等元素及其化台物的溶解度降低，因而产生或析出的类夹杂物。
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)。
(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的形态出现。
(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。
B 夹杂物对钢质量和性能的影响非金属夹杂物降低了钢的塑性、韧性和疲劳寿命，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。
在某些特殊场合下夹杂物也能起到好的作用。
（１）夹杂物对强度的影响：当夹杂物颗粒比较大（＞１０μｍ），特别是夹杂物含量较低时。
明显降低钢的屈服强度，且同时降低钢的抗拉强度；当夹杂物颗粒小到一定尺寸（＜０．３μｍ）时，钢的屈服强度和抗拉强度都将提高。
当钢中弥散的小颗粒的夹杂物数量增加时。
钢的屈服强度和抗拉强度都有所提高，但延伸率有很小的下降。
（２）夹杂物对延伸性的影响：通常夹杂物对钢材的纵向延伸性的影响不大，而对横向延伸性的影响很显著。
横向断面收缩率随夹杂物总量和带状夹杂物数量的增加而显著降低，而带状夹杂物多为硫化物。
（３）夹杂物对韧性的影响：随硫化物夹杂数量和长度的增加，钢材的纵向、横向冲击韧性、断裂韧性都明显下降…。
由于圆柱坯中夹杂物在截面上的分布极为不均，且硫化物夹杂多为带状，因此夹杂物明显降低了管坯的韧性。
（４）夹杂物对切削性能的影响：球状的硫化物夹杂能显著提高钢材的切削性能，且硫化物颗粒愈大，钢材切削性愈好．Al2O3、Cr2O3、MnO·Al2O3和钙铝酸盐类氧化物夹杂在很大程度上降低了钢材的切削性，但MnO－SiO2－Al2O3系和CaO-SiO2-Al2O3系中某些成分范围内的夹杂物却能提高钢材的切削性。
（５）夹杂物对疲劳性能的影响：夹杂物都使钢材的抗疲劳性能下降，脆性夹杂比塑性夹杂的影响更大，外来大型氧化物夹杂更明显。
（６）夹杂物对抗腐蚀性能的影响：硫化物和硫化物复合的某些氧化物夹杂物是钢材造成腐蚀的根源，复合夹杂物的影响更大，而单独的氧化物夹杂不会造成点蚀现象。
（７）夹杂物对表面光洁度的影响：夹杂物都使钢的表面光洁度下降，氧化物夹杂是最主要的，钢的表面光洁度随夹杂物数量的增加而下降，夹杂物的本性影响不是很大。
（８）夹杂物对焊接性能的影响：硫化物夹杂和大型氧化物夹杂都使钢材的焊接性能下降。
C 夹杂物的来源按钢的冶炼流程，在以下各个环节都有可能引起铸坯产生夹杂物1.转炉出钢下渣挡渣出钢效果相对较差，出钢时带入钢包中的炉渣较多，再加上使用过的钢包有的不太干净，出钢时很多剩渣夹裹在钢水中，污染了钢水。
有的炉次吹气精炼不好，直接浇注，脱氧产物及钢水中悬浮的炉渣不能充分上浮，也造成钢水的污染。
2.钢包、中间包包衬侵蚀物在生产过程中如果钢包包衬侵蚀物进入钢水，尤其是ＬＦ精炼炉升温时对钢包上部打结料的侵蚀严重，会造成包衬侵蚀污染钢水。
大量的中间包填充料（粘土砖粉）和绝热板残块进入钢水也会造成污染，而被中间包填充料污染的钢水极易通过浸入式水口进入结晶器，所形成的夹杂物的尺寸也是最大的，对钢板性能的破坏亦最明显。
另外，浇注后期涂料侵蚀透后，中间包打结料侵蚀进入钢水也造成污染。
3.钢水二次氧化钢水由大包到中蜘包应采用全程密封保护，但在实际使用中，上部钢流往往暴露与空气中造成二次氧化。
还有浇注过程中用氧气烧高压保护箱内壁上的钢瘤等时形成的氧化物极易进入结晶器凝入坯壳。
4.中间包污染浇注过程中，上下炉钢水连接时，往往由于生产组织或其它方面的原因，造成连接不好，下炉钢水不能及时再浇，中间包液面过低，上层的渣子随水口涡旋进入结晶器。
中间包不干净，杂物及耐火材料碎块也污染钢水。
5.结晶器液面波动如果中间包塞棒开闭和拉速调整是由人工控制，结晶器有时液面波动较大，并且前一时期浸入式水口侧孔角度偏小，插入深度经常变化以改变水口渣线的位置，都加剧了结晶器液面的波动，保护渣被钢流冲至水口到侧弧板１／２的位置聚集，并被钢流卷入钢水中，而结晶器面上下波动最易造成铸坯弯月面处初生坯壳皮下裹渣。
三、仪器与设备金相显微镜是利用光线的反射将不透明物体（如金属、岩石、塑料等）放大后进行观察的。
金相显微镜主要利用放大镜的原理，但是一般放大镜的倍数在2.5～25倍之间，若要进一步提高放大倍数，将会由于透镜焦距缩短使其表面曲率过分增大，而使所形成的影象模糊不清，所以为了得到高倍放大而又清晰的影象，就得采用多个透镜组成的显微镜。
金相显微镜的构造金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式金相显微镜三大类。
金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有时显微镜还附设有照相摄影装置。
（1）光学系统如图所示，由灯泡1发出一束光线，经聚光透镜2的会聚和反光镜8的反射，将光线聚集在孔径光栏9上，之后经过聚光镜3，再度将光聚集在物镜的后焦面上，最后光线通过物镜使试样表面得到充分均匀的照明，从试样反射回来的光线再经过物镜组6、辅助透镜5、半反射镜4、辅助透镜11以及棱镜12和棱镜13等造成一个被观察物体的倒立的放大的实像，该像再经过目镜14和15的两次放大，观察者就能在目镜视场中观看到最后被放大的像。
（2）照明系统照明系统是仪器的主要组成部分，在底座内有一低压（6～8V，15W）灯泡，由变压器降压供电，靠次级电压调节改变亮度。
此外再通过聚光镜、孔径光栏、视场光栏以及反光镜的一系列的透镜作用和配合，使试样表面获得充分均匀的照明。
（3）机械系统金相显微镜的机械系统主要有显微镜的调焦装置和载物台。
在显微镜镜体两侧有粗调和微调调焦手轮通过内部齿轮传动，使支撑载物台的弯臂作上下运动。
载物台用于放置金相试样，与下面托盘之间有导架，可在水平面的一定范围内十字定向运动，以改变试样的观察部位。
四.实验步骤1.细磨：用由粗到细的各号金相砂纸。
以消除粗磨时留下的磨痕，以得到平整而光滑的磨面，并为下一步的抛光做准备。
2.抛光：机械抛光---抛光布、抛光液。
靠极细的抛光粉对磨面的机械作用来消除磨痕而使其成为光滑的镜面。
3.侵蚀：化学浸蚀法---是将抛光好的试样磨面在化学浸蚀剂中。
钢铁材料最常用的侵蚀剂为3～4%的硝酸酒精溶液或4%苦味酸酒精溶液。
4.观察：将侵蚀后的钢样放在光学金相显微镜下观察，用50倍和200倍进行观察钢的金相。
五.实验图片六.实验分析在金相显微镜下可以看到有一些平行的条纹，应该是在磨制时产生的划痕。
较为明显的黑色的部分可能是钢中细微的夹杂物，大小约50微米。
在图中还有一些尺寸较小的不明显的黑色，有可能是尺寸更小的夹杂物，也有可能是表面未清洗干净残留的一些灰尘。
