非金属夹杂物

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。

非金属夹杂物在显微镜下的主要性征非金属夹杂物在显微镜下的主要性征各类夹杂物都具有独特的属性，用金相法鉴定夹杂物时主要依据的是它的光学特性、形态分布、力学性质、化学性质等。

1. 夹杂物的形态与分布很多夹杂物具有特定的外形，这种特定的外形和分布方式与夹杂物的类型、来源有关。

夹杂物若形成时间早，并以固态形式出现在钢液中，一般多具有一定的几何形状(如磨面上TiN夹杂呈方形、三角形)；夹杂物若以液态的第二相存在于钢液中，由于表面张力的作用多呈球状(如一些硅酸盐及玻璃)；若夹杂物析出较晚，则多沿晶界分布。

按夹杂物与晶界浸润情况不同，夹杂物或呈颗粒形(如FeO)，或呈薄膜状(如FeS)；经形变后的材料中，脆性夹杂物(如Al2O3)多呈点链状分布，而塑性夹杂物(如一些硫化物及含SiO2低于60%的硅酸盐)则沿变形方向呈条带状。

此外，金属材料中往往是多种夹杂物共存，它们在冷凝过程中相互影响，形成几种夹杂物的固溶体或机械混合物。

如FeS与MnS组成固溶体，FeO与2FeO•SiO2组成球状共晶夹杂。

2. 夹杂物的光学特性夹杂物的光学特性是指它对光的反射能力，自身的透明度及色彩，是否具有光学各向异性效应及对光的干涉效应等，这是利用光学显微镜鉴定夹杂物的重要手段。

(1) 夹杂物的反光能力辨认夹杂物的反光能力是在普通光学显微镜的明视场下进行的，根据夹杂物的大小选用中倍或高倍放大观察。

夹杂物若对光的反射能力差表现为暗黑、深灰色；若对光的反射能力强，则接近金属基体光泽，呈亮黄色、金黄色。

各类夹杂物在明视场下观察都具有一定的色彩，如SiO2呈暗灰色，MnS呈蓝灰色，CrS呈灰黄色，VN呈淡粉色，TiN为金黄色。

(2) 夹杂物的透明度与颜色夹杂物的透明度与体色是借助暗视场显微镜(或偏振光显微镜)进行观察的。

透明夹杂物在暗视场下是发亮的，因为光线透过透明夹杂物以后，在夹杂物与金属交界面上产生反射，反射光经过夹杂物后而射入镜筒内。

光线的强度取决于夹杂物的透明程度，并能反映出夹杂物的体色。

非金属夹杂物的abcd分类
非金属夹杂物ABcd分类是指专业人士根据非金属夹杂物所形成
的一系列分类方法。

为了弄清楚非金属夹杂物的结构特征，人们不仅
考虑各夹杂物的组分，还研究它们的比例和形态。

最近，人们发现，
将非金属夹杂物分成4个类别（ABcd）明显简化了它们的研究和分析。

A类夹杂物是由单细胞金刚石和超硬物质组成的，其具有规整的
构造，由金刚石的晶体以及超硬物质的核晶体组成。

因此，可以很容
易判断出，A类夹杂物是最强韧的，具有最高的硬度、抗拉强度和抗疲劳承受能力。

B类夹杂物有多种类型，其中一种主要由硫酸铁脱氢结晶而成，
具有不规则的层状构造。

它比A类夹杂物要弱，并具有较低的硬度、
抗拉强度、耐磨性和抗疲劳承受能力。

C类夹杂物主要由极细粉尘组成，具有不可均匀性，其粒子粒度小，表面分布不均匀，硬度低，但有时也可以具有较好的抗拉强度。

D类夹杂物大多为无规则结构，其中一种由由粉末无机物组成
（如硅砂、石墨云母等），具有疏松结构，抗弯性能低。

总之，非金属夹杂物的ABcd分类为我们提供了一种新的方法来
研究和分析非金属夹杂物的结构特征，有助于提高我们的了解，并利
用这一信息多方面改善材料的性能。

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。

非金属夹杂物对钢性能的影响非金属夹杂物对钢性能的影响非金属夹杂物对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳、热脆以及耐蚀等性能有很大影响。

一般认为，夹杂物的成分、数量、形状、分布以及在基体中的空间分布等影响钢的性能。

只有当非金属夹杂物的尺寸小于1μm，且其数量少、夹杂物彼此之间的距离大于10μm时，才不会对材料的宏观性能造成影响。

当然，不同钢种用途不同，对夹杂物的要求也不一样，例如，不同钢种和不同受力状态时，夹杂物对性能无害的临界尺寸是不同的。

（1）非金属夹杂物对钢的强度影响夹杂物对钢的强度的影响与颗粒尺寸密切相关。

通过在烧结铁中加入不同尺寸（0.01－35μm）、形状（球形和棱角的）、比例（0－8%）的氧化铝颗粒进行试验得出：室温下，氧化铝颗粒超过1μm 时，使屈服强度和抗张强度降低；当夹杂物的含量很低时，对屈服强度的降低特别敏感。

无论喷射氧化铝或氧化锆试样，屈服和抗张强度都随粒子体积比的增大而升高。

另外，金属断裂时，裂纹不仅在基体中形成，而且也经常在夹杂物中形成，造成钢的断裂。

（2）非金属夹杂物对钢的塑性影响通常夹杂物对钢材的纵向延性影响不大，而对横向延性的影响却很显著。

研究表明，高强度钢的横向断面收缩率随夹杂物总量的增加而降低。

夹杂形状对对横向延性的影响更为显著，随着带状夹杂物的增加，横向断面收缩率明显降低，这种带状夹杂物主要是硫化物。

夹杂物对钢的高温延性有很大影响，低碳钢在奥氏体区延性大大降低，其原因是细小的第二相析出物（如AlN、TiN、Nb(C,N)等）能有效钉扎奥氏体晶界，从而降低延性。

（3）非金属夹杂物对钢的断裂韧性影响S及硫化物的含量增加降低钢的各种韧性指标，钢的断裂韧性随着夹杂物数量或长度的增加而下降。

对断裂韧性的危害由小到大依次为VN→TiS→AlN→NbN→ZrN →Al2S3→CeS→MnS；夹杂物含量与断裂韧性大小呈线性反比关系，TiS对断裂韧性没有影响。

一些研究工作讨论了夹杂物作为裂纹根源的作用问题，钢中的脆性夹杂物由于与钢基体的热膨胀系数不同，在夹杂物周围容易产生内应力。

在钢铁生产中，夹杂物问题一直困扰着生产者。

由于夹杂物的影响，钢材的性能指标，如韧性、焊接性、耐腐蚀性等都会受到影响。

为了解决这个问题，需要对夹杂物进行评级和分析。

本文将介绍夹杂物评级的方法和步骤，以及夹杂物对钢材性能的影响。

夹杂物评级的方法和步骤夹杂物评级的方法主要有显微观察法、化学分析法、电子探针等。

其中，显微观察法是最常用的方法之一。

该方法通过观察夹杂物的形态、大小、分布等特点，对其进行评级。

具体步骤如下：1. 样品制备：选取一定数量的样品，将其切割成一定大小的薄片。

2. 显微观察：使用显微镜观察夹杂物的形态、大小、分布等特点。

3. 评级：根据夹杂物的特点，对其进行评级。

评级结果通常分为五个等级：0、1、2、3、4。

夹杂物对钢材性能的影响夹杂物对钢材性能的影响较大，主要包括以下几个方面：1. 韧性：夹杂物会降低钢材的韧性，使其在受到冲击时容易断裂。

2. 焊接性：夹杂物会阻碍焊缝的形成，降低焊接质量，甚至导致焊接失败。

3. 耐腐蚀性：夹杂物会降低钢材的耐腐蚀性，使其容易受到腐蚀介质的侵蚀。

4. 其他性能：夹杂物还会对钢材的其他性能产生影响，如耐磨性、硬度等。

通过以上分析可以发现，夹杂物对钢材的性能有很大的影响，需要对其进行评级和分析。

在实际生产中，需要采取相应的措施，如控制原料质量、优化生产工艺等，来减少夹杂物的产生，提高钢材的质量和性能。

除了对夹杂物进行评级和分析外，还需要对其他影响钢材质量的因素进行控制和管理。

例如，可以通过控制原料质量来减少夹杂物的产生；可以通过优化生产工艺来提高钢材的质量和性能；可以通过控制生产过程中的温度、压力等参数来减少有害杂质的影响。

这些措施可以帮助生产企业提高产品质量，降低生产成本，提高市场竞争力。

总之，夹杂物评级和分析是钢铁生产中非常重要的一个环节。

通过评级和分析，可以了解夹杂物的特点和分布情况，从而采取相应的措施来减少夹杂物的产生，提高钢材的质量和性能。

在实际生产中，生产企业需要加强对夹杂物评级和分析的重视，以提高产品质量和竞争力。

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。