概述 夹杂物分类及形貌

钢中非金属夹杂物 (non-metallic inclusions in steel)钢中夹带的各种非金属物质颗粒的统称。

钢中含有氧、氮、硫等元素，它们在钢中的溶解度在高温下高，而在室温下溶解度很低，在钢冷却和凝固时析出并同铁和其它金属等结合成为各种化合物，称为非金属的夹杂物。

除此以外，炉渣、耐火材料、泥沙等外来物质也可能混入钢中形成非金属夹杂物。

早期文献曾把钢中非金属夹杂物称为“夹渣”，这个名称容易使人误解，以为非金属夹杂物就是混入钢中的炉渣。

现在通常把各种混入钢中的物质称为外来夹杂物，它们的形状不规则(图1、图2)，而将由于内部物理和化学反应产生的夹杂物称为内生夹杂物，其典型特征是尺寸较小，数目多，分布均匀。

钢中生成夹杂物的过程大致如下：脱氧剂加入钢液中以后，脱氧元素和氧发生化学反应生成不溶于钢的氧化物；有的脱氧元素也能和硫、氮化合生成硫化物、氮化物。

这类化合物称为初生夹杂物。

除极少数颗粒细小的夹杂物外，大多数初生夹杂都能从钢液中浮升出来进入渣中。

而当钢液冷却和凝固时，由于溶解度下降和氧、硫等的偏析，在凝固过程中又产生氧化物和硫化物等，称为次生夹杂物。

次生夹杂难以从钢中排除而残留在树枝晶间或最后析出于晶粒界上。

图3为FeO夹杂，图4为FeS夹杂。

钢液脱氧后，继续接触到空气或其他氧化物如耐火材料等，使钢液重新吸收氧，即发生二次氧化。

二次氧化是成品钢中非金属夹杂物的重要来源。

钢中有非金属夹杂物存在，破坏了金属基体的连续性，使钢的品质变坏。

在特殊情况下，有的夹杂物有利于钢的某种性能(如切削性)，但这只是在特殊的条件下。

一般说非金属夹杂物对钢的力学性能、物理性能和化学性能都有相当大的危害。

用通俗的话来说，含夹杂物多的钢是“脏”的，纯净的钢所含有的夹杂物很少。

然而纯净钢是一个相对的概念，钢的洁净与否和它的用途有关，也和夹杂物的形状、颗粒大小和可塑性等有关。

数量虽少但颗粒较大的夹杂物往往比数量较多但尺寸细小的夹杂物危害更大；形状不规则的比球形的夹杂物危害大。

2. SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂 物成分的热力学优化
2.3 SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂物优化 2.3.1 Al2O3 含量对SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂物熔点的 影响 Al2O3 的来源：炼钢过程的加入物，钢液被耐火材料 颗粒玷污。 钢液中溶解铝和溶解氧反应达到平衡时其平衡常数很 低，即便是钢水用无铝合金脱氧，或溶解的铝量很低，夹 杂物中也常常会含有一定量的Al2O3。 可以通过控制加入合金中铝含量和控制渣中Al2O3 含 量来控制钢液中酸溶铝含量的大小。
精炼渣组成对高碳帘线钢钢液平衡铝含量的影响
精炼渣组成对高碳帘线钢钢液钙活度的影响
2）高碳帘线钢在合金化时析出的平衡夹杂 物组成主要决定于钢液中的[Al]s 的含量
当[Al]s<3×10-6 时，平衡夹杂物组成落在锰 铝榴石（M3AS3）范围内。
������ 3）1823K 时当钙和铝同时参与脱氧时， 当[Al]s >22.3×10-6 时钢中只析出Al2O3， 当[Al]s<22.3×10-6， a[Ca]< 1×10−9时钢中 可析出CaO· Al2O3· 2SiO2。
CaO 含量不同时，低于1400℃区域占总相图的百分比
2. SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂 物成分的热力学优化
2.3.3 CaO/Al2O3 对SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系夹杂物熔点的影响 随着CaO/Al2O3 比的增加，低熔点区域 是先增加后减少。 CaO/Al2O3 为0.94 时，低熔点区域面 积所占百分比最大，占50%左右。 控制 SiO2-Al2O3-CaO-MnO 系中 CaO/Al2O3 比为1 左右有利于降低夹杂物 的熔点。

一、夹杂物的分类1、按夹杂物来源分类：可分为内生夹杂物和外来夹杂物。

内生夹杂物包括脱氧产物，凝固再生夹杂物；外来夹杂物包括二次氧化产物、夹渣耐火材料侵蚀物等。

2、按夹杂物尺寸分：一般分为超显微夹杂物、显微夹杂物和大型夹杂物。

超显微夹杂物是指尺寸小于1μm的夹杂物，包括氮化物、氧化物及硫化物等；显微夹杂物是指尺寸为1μm-100μm（或1μm-50μm）的夹杂物，主要是脱氧产物。

大型夹杂物是指尺寸大于100μm（或大于50μm）的夹杂物，主要是外来夹杂物。

3、按夹杂物组成分：钢中夹杂物可分为简单金属氧化物、硅酸盐、钙铝酸盐和尖晶石类夹杂物，硫化物，氮化物。

①简单金属氧化物包括：FeO、MnO、SiO2、Al2O3；②硅酸盐包括：FeO-MnO-SiO2、Al2O3·SiO2、MnO-SiO2、复杂硅酸盐FeO-SiO2-MnO-Al2O3；③钙铝酸盐包括：CaO·Al2O3、12 CaO·7Al2O3、6CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3；④尖晶石杂物包括：MnO·Al2O3 、MgO·Al2O3 、MgO·Cr2O3。

⑤硫化物：MnS、FeS、CaS；⑥氮化物：TiN等。

4、按性能分类：可分为塑形夹杂物、脆性夹杂物和不变形夹杂物。

塑性夹杂物轧制时延伸成条带状，FeS、MnS以及SiO2含量为40%-60%的低熔点硅酸盐夹杂。

脆性夹杂物热加工时不变形，会沿加工方向破裂，Al2O3、尖晶石型复合氧化物等高熔点高硬度夹杂物。

不变形夹杂物轧制时保持原来球状，这类夹杂物有SiO2含量大于70%的硅酸盐、钙铝酸盐、高熔点硫化物（如CaS）以及氮化物等。

5、根据夹杂物的形态和分布，标准图谱分为A ,B,C,D 和DS 五大类。

这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态：A类(硫化物类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度/宽度) 的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角；B类(氧化铝类)：大多数没有变形，带角的，形态比小(一般＜3) ，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)；C类(硅酸盐类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(一般≥3) 的单个呈黑色或深灰色夹杂一般端部呈锐角；D类(球状氧化物类)：不变形，带角或圆形的，形态比小(一般＜3) ,黑色或带蓝色的，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≥13μm 的单颗粒夹杂物。

钢中非金属夹杂物显 微检测及评级
上海轨道交通检测技术有限公司
概述
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。
原DIN 50 602：1985检测方法
目前该标准已作废，但由于仍被许多企业沿用，因此仍作介绍。 该标准把非金属夹杂物分为四类 DIN 50 602标准中划分的四种非金属夹杂分类及图列号
代号 SS OA OS OG 注： 夹杂物类别 硫化物夹杂 氧化物夹杂 氧化物夹杂 氧化物夹杂 粗体为基本系列。 条状 松散状 条状（硅酸盐） 球状 标准中图列号 0、 1 2、 3 、 4 5、 6 、 7 8 、9
钢中非金属夹杂物显微检测评定方法
目前钢中非金属夹杂物含量显微测定方法基本为标准评级 图法以及相应的图像分析法，常用标准有： 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》 ISO 4967:2013《钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级 图显微检验法》 JIS G 0555:2003《钢中非金属夹杂物的显微镜试验方法》 ASTM E45-2013《测定钢中夹杂物含量的试验方法》 BS EN 10247:2017《标准评级图显微检测法测定钢中非 金属夹杂物含量》 其中GB/T 10561、JIS G 0555基本都源自ISO 4967，主 要适用于压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材。 此外，DIN 50 602:1985《优质钢中非金属夹杂物含量的测 定 标准评级图显微检验法》是常用的夹杂物评定标准，但 目前已被废除，然而仍被许多企业沿用。

钢中非金属夹杂物的金相检验碳素钢和合金钢中非金属夹杂物主要有硫化物、氧化物、硅酸盐、氮化物等。

非金属夹杂物往往是工件失效的主要原因。

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/T 10561-1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》执行。

为什么要检验钢中的非金属夹杂物？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或者收货单位验收时检验。

钢中非金属夹杂物的来源1、内在的：包括①铁矿石②钢厂在冶炼时，用Si、Al脱氧造成。

3FeO + 2Al →3Fe + Al2O32FeO + Si →2Fe + SiO22、外来的：浇铸过程卷入的耐火材料等。

对试样的要求1、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。

2、淬火以提高试样的硬度，保留夹杂物的外形3、试样表面不浸蚀。

非金属夹杂物的分类1、氧化物：FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3；2、硫化物：FeS、Mn S及其共晶体3、硅酸盐：2FeO·SiO2、2MnO·SiO2；4、氮化物：TiN、VN；非金属夹杂物的鉴别方法1、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。

2、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。

3、偏光：检验夹杂物的各向同性和各向异性，色彩、黑十字现象。

具体形貌主要有硫化铁（FeS）和硫化锰（MnS），以及它们的共晶体等2、氧化物常见氧化物有氧化亚铁（FeO）、氧化亚锰（MnO）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铝（Al2O3）等。

二氧化硅（SiO2）也是常见的氧化物。

各区域相对应夹杂物热加工前后的形态控制
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
1.4 夹杂物塑性与钢中应力发布
软夹杂物周围应力较硬夹杂物要低，对
钢的影响比较小。
夹杂物周围的应力分布
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
1.5 夹杂物成分控制策略
• 问题：
1）夹杂物是多元的；
2）夹杂物有时熔点较高，是固态的，
反应未达到平衡；
3）炼钢、精炼工艺对夹杂物组成影响
较大；
4）热力学相图局部区域组元活度测量
有较大误差
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
1.5 夹杂物成分控制策略
• 利用相应体系相图预测夹杂物性能
• 根据钢－夹杂物反应热力学，利用相
图内钢液成分等值线来预测夹杂物组
成及钢液中氧、硅、锰、铝、钙等成
分的控制，并制定顶渣成分控制.
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
1200℃以上）下可以变形；
3） 二氧化硅：在室温下不变形，在更高的温度下变形，它是由
二氧化硅的组成决定的；
4） FeO, MnO, (Fe, Mn)O：在室温下为塑性，但从400℃开始
随着温度的升高逐渐失去塑性；
5） MnS：：直到1000℃MnS 都是塑性的，当高于1000℃后塑

钢中夹杂物浅析1. 钢中夹杂物的分类1.1 根据钢中非金属夹杂物的来源分类（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，各种物理化学变化而形成的夹杂物。

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。

（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。

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。

1.2 根据夹杂物的形态和分布，标准图谱分为A、B、C、D和DS五大类。

这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态:（1）A类(硫化物类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度/宽度)的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角；（2）B类(氧化铝类)：大多数没有变形，带角的，形态比小(一般<3)，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)；（3）C类(硅酸盐类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(一般>3)的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角；（4）D类(球状氧化物类)：不变形，带角或圆形的，形态比小(一般<3),黑色或带蓝色的，无规则分布的颗粒；（5）DS 类(单颗粒球状类)：圆形或近似圆形，直径>13μm的单颗粒夹杂物。

2. 钢中夹杂物主要类型及特征2.1 硫化物硫化物是钢液中所含的硫在凝固时以沉淀物析出形成的产物。

化学分类 chemical classification
根据分析条件，定义夹杂物所属的组成分类。

化学分类可宽泛分类，如分为硫化物，氧化铝，硅酸盐类，也可精细分类，如硫化钙，硅酸钙，钙长石等。

3.3
临界长宽比 critical aspect ratio
定义球状夹杂和串（条）状夹杂长宽比的界限值。

3.4
不连续串（条）状夹杂物 discontinuous stringer
两颗或多颗C类、三颗或多颗B类夹杂排成一行，平行于热加工轴的方向，偏移串（条）状夹杂的中心线小于或等于10µm，任意两颗相邻夹杂物的间距小于或等于40µm。

3.5
串（条）状夹杂物 stringer
单颗在变形方向高度延长的氧化物夹杂；两颗或多颗C类、三颗或多颗B类夹杂排成一行，平行于热加工轴的方向，偏移串（条）状夹杂的中心线小于或等于10µm，任意两颗相邻夹杂物的间距小于或等于40µm。

物理测试小讲堂——钢中非金属夹杂物的分类非金属夹杂物在钢中含量虽小，但对性能影响很大，是钢材检验中不可缺少的一环。

按来源分类钢中非金属夹杂物主要来源于钢的冶炼，按照来源可分为内生夹杂物和外来夹杂物两类。

一般来说外来夹杂物颗粒较大、外形不规则、分布比较集中没有规律；而内生夹杂物则与此相反，分布比较均匀、颗粒也较小。

1内生夹杂物内生夹杂物是指钢在冶炼时由物理化学反应而形成的夹杂物，主要是指在冶炼过程中所形成的化合物以及脱氧时产生的脱氧产物等，在钢液凝固过程中含有氧、硫、氮等元素的杂质随溶解度的降低没有浮出而残留在钢中。

其组成和结构都极为复杂，数量一般占钢中总夹杂量的40～60%。

正确的操作和合理的工艺措施可以减少内生夹杂物数量和改变其成分、大小及分布情况，但一般情况下内生夹杂物是不可避免的。

2外来夹杂物外来夹杂物是指钢在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物，主要是指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，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。

外来夹杂物是可以通过正确的操作避免的。

按化学成分分类1氧化物系夹杂物氧化物系夹杂物分为3种，第1种是简单氧化物，主要有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3和MgO等，比较常见的夹杂有SiO2和 Al2O3，一般情况下 Al2O3在钢中常常以球形聚集，呈颗粒状成串分布。

第2种是复杂氧化物，主要有2FeO·SiO2( 铁硅酸盐) ，其在钢的凝固过程中由于冷却速度较快，液态的硅酸盐来不及结晶，全部或部分以玻璃态的形式保存于钢中。

第3种是硅酸盐2MnO·SiO2( 锰硅酸盐) 和CaO·SiO2( 钙硅酸盐) 等。

2硫化物系夹杂物硫化物系夹杂物主要是指FeS和MnS 等，低熔点的FeS 在钢中易形成热脆，一般在炼钢时要求含有一定量的锰，使硫与锰形成熔点较高的MnS 而消除FeS 的危害，因此钢中硫化物夹杂主要是MnS。

呈线段状，明场下呈灰色或暗灰色，不易变形的与氧化物相
似，沿加工方向呈颗粒状，也呈暗灰色。一般硅酸盐类夹杂
物端部呈锐角。
D类（球状不变形夹杂物）：例如铬轴承钢中的点状夹杂 物主要是由镁尖晶石和含钙的铝酸盐或含铝、钙、锰的 硅酸盐所组成。这种不变形夹杂物经加工后不变形，以 点状形式存在，形态比较小，呈黑色或蓝色无规则分布 如图示：
分析夹杂物的类型数量大小和分布是材料质量和实效分析的重要依据钢中夹杂物的存在破坏了金属基体的连续性它们在钢中的形态数量大小和分布都不同程度的影响钢的各种性能导致应力集中疲劳断裂显著降低钢的塑韧性焊接性以及耐腐蚀性因此钢中夹杂物的数量和分布通常被认为是评定钢质量的一个重要指标一钢中夹杂物的类型和特征钢中的夹杂物根据其来源可分为两大类1外来夹杂物主要是由耐火材料炉渣等在冶炼浇注过程中进入钢液中来不及上浮而留在钢中称为外生夹杂物
评定夹杂物级别时，一般不计较其组成、 性能以及可能来源，只注意其数量、形状、 大小和分布情况。
对钢中的非金属夹杂物进行显微评定时， 目前主要采用GB/T10561-2005标准，通常 采用与标准图谱进行比较来对钢中的非金 属夹杂物进行显微评定。
夹杂物的粗系和细系 A类：2μm~4μm称为细系 4~12 μm称为粗系 B类： 2μm~9μm称为细系 9~15 μm称为粗系 B类： 2μm~5μm称为细系 5~12 μm称为粗系 B类： 3μm~8μm称为细系 8~13 μm称为粗系
但常规的金相检验不能确定夹杂物成分 和晶体结构。目前电子显微技术已广泛应 用于夹杂物的鉴定，经深腐蚀的金相试样 在扫描电子显微镜下可直接观察夹杂物的 形态。
同时电子探针可直接确定微区的化学成 分及组成相。
三、夹杂物的评级
夹杂物试样不经过腐蚀，一般在明场下 放大100倍，直径80mm的视场下进行检验。 从试样中心到边缘全面观察，选取夹杂物 污染最严重的视场，与钢种的相应标准评 级图加以对比来评定。

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。

非金属夹杂物分类变形能力金相学特征-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述非金属夹杂物是指在金属材料中存在的不溶于基体金属的非金属颗粒或体积元件。

这些夹杂物可以是气体、液体、固体或其它形态的非金属物质，如气泡、硫化物、碳化物、氧化物等。

在金属材料中存在着各种各样的夹杂物，它们对材料的性能和性质产生着重要影响。

本文的主要目的是探讨非金属夹杂物的分类、变形能力和金相学特征，并深入研究它们对材料性能的影响。

首先，我们将介绍非金属夹杂物的分类方法，包括夹杂物的定义和特点，以及主要的分类方法。

其次，我们将讨论非金属夹杂物的变形能力，探究夹杂物的变形机制、变形能力与材料性能的关系，以及评价夹杂物变形能力的方法。

最后，我们将探索非金属夹杂物的金相学特征，包括金相学特征的定义和意义、非金属夹杂物的金相学观察方法，以及对非金属夹杂物金相学特征的分析与应用。

通过对这些内容的研究，我们可以更好地理解非金属夹杂物在金属材料中的存在和影响，为材料的性能评价、材料设计以及材料加工提供科学依据。

同时，对非金属夹杂物的研究也将有助于揭示材料中的缺陷行为与物理机制，进一步推动材料科学的发展。

在接下来的章节中，我们将详细介绍非金属夹杂物的分类、变形能力和金相学特征，以期为相关领域的研究者和工程师提供有益的知识和启示。

同时，我们也展望非金属夹杂物研究的发展方向，希望能够促进该领域的深入研究和应用。

文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要介绍了非金属夹杂物的分类、变形能力和金相学特征。

以下是文章各个部分的内容概述：在引言部分，我们将概述本文研究的背景和重要性，并明确文章的目的和结构。

正文部分包括三个主要部分。

首先，我们将详细介绍非金属夹杂物的分类。

这包括定义和特点、主要分类方法以及影响夹杂物的因素。

了解夹杂物的分类对于我们理解其性质和对材料性能的影响具有重要意义。

其次，我们将探讨非金属夹杂物的变形能力。

这一部分将涉及夹杂物的变形机制、变形能力与材料性能之间的关系，以及评价夹杂物变形能力的方法。

夹杂物的生成及控制作者：shicm 发表日期：2007-5-28 阅读次数：7631 非金属夹杂物情况及分类按其化学成分组成和结构可以分以下几类（1）氧化物夹杂：单一金属氧化物、硅酸盐、尖晶石和各种钙铝酸盐；（2）硫化物夹杂：MnS、CaS等，在轧制过程中具有良好的变形能力；（3）磷化物夹杂：CaP、BaP等还原脱磷产物，在一般钢种中较少出现；（4）氮化物夹杂：TiN、ZrN等夹杂物，是钢液从大气中吸氮的产物；（5）含不同类型夹杂物的复合夹杂。

按其来源主要分为两类：（1）外来夹杂物，主要来源为炉渣卷入钢液形成的卷渣、钢液或炉渣与炉衬耐火材料接触时的侵蚀产物、铁合金及其它炉料带入的夹杂等等，在浇铸过程未及时上浮而残留在钢中，它偶然出现，外形不规则，尺寸大，危害极大；（2）内生夹杂物，在液态或固态钢中，由于脱氧和凝固时进行的各类物理化学反应而形成的，主要是和钢中氧、硫、氮的反应产物,它的形成有四个阶段，钢液脱氧反应时形成的成为原生（一次）夹杂；出钢和浇铸过程中温度下降平衡移动时形成的成为二次夹杂；钢水凝固过程中生成为再生（三次）夹杂；固态相变时因溶解度变化而生成的成为四次夹杂；由于一次、三次夹杂生成和析出的热力学和动力学条件最有利，因此可以认为内生夹杂大部分是在脱氧和凝固时生成的，因此控制夹杂最主要的就是要加强脱氧和严格防止二次氧化。

（3）一些尺寸较大的多相复合结构的夹杂物，有时是不同类型的内生夹杂复合而成，有时则是内生夹杂物与外来夹杂物互相包裹而形成的。

为了方便生产评级和比较，按照标准评级图显微检验法根据夹杂物形态和大小分布将夹杂物分为A、B、C、D、DS五类，这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态:—A类(硫化物类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度/宽度)的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角；—B类(氧化铝类)：大多数没有变形，带角的，形态比小(一般<3)，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)；—C类(硅酸盐类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(一般>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，如钙铝酸盐)：不变形，带角或圆形的，形态比小(一般<3)，黑色或带蓝色的，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>13μm的单颗粒夹杂物。

A类B类C类D类夹杂物A类(硫化物类)——具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度／宽度)的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角。

B类(氧化铝类)——大多数没有变形，带角的，形态比小(一般＜3)，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)。

C类(硅酸盐类)——具有高的延展性，有较宽范围的形态比(一般≥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，带角或圆形的，形态比小(一般＜3)，黑色或带蓝色的，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≥13Pm的单颗粒夹杂物。

2 夹杂物的级别和面积2.1夹杂物的级别YB9-59标准中规定氧化物及硫化物的级别图各为1～4级，点状不变形夹杂物则为1～5级：氧化物和硫化物夹杂物评级图片又有原级及a级，点状不变形夹杂物的评级图片有a级及b级之分，YB9-68标准中规定各类夹杂物的级别图均为1～4级，并且比YB9-59增加半级参考图片。

2.2夹杂物的面积表l给出了YB9-59和YB9-68夹杂物评级图片中夹杂物的面积，分析对比可见有如下特点：(1)YB9-68标准评级图片中各类灾杂物级别递增具有规律性，即各类夹杂物的级别与其面积之间的关系符合下式：An=Al×2n-1 (n=0.5,1,1.5,2····)式中：An―n级夹杂物之面积．×10-2mm2;Al ―l级夹杂物之面积．×10-2mm2;n―夹杂物的级别(2)YB9-59标准中除a级点状不变形夹杂物(1～3级）和原级氧化物（1～3级）的级别与其所对应的面积之间的关系基本符合上述公式外，其它均无规律。

3 YB9-68标准中夹杂物的评级原则(1)在同-视场中同时出现塑性夹杂物及脆性夹杂物并串联在-起时，视哪类夹杂物多就按哪类夹杂物评。

若数量相近时，则按脆性夹杂物评定。

若塑性夹杂物及脆性夹杂物虽在同-视场中出现，但未串联在-起时，则仍应分别评级。

LOGO
夹杂物辨别（二）
—相交偏振光下的双折射 —相交偏振光消光法
如果缺陷用这些方法不能缺定，需要把缺陷削薄检查
缺陷核心，可以在现场用简单设备运行或者在Lathom。
LOGO
二氧化硅的三种形态
870℃ 1470℃ 石英＜===＞鳞石英＜===＞方石英 -纯SiO2转变温度，随Na2O变化 石英： -硅砂 鳞石英： -来自卡脖山墙鳞片缺陷 -老熔化浮渣缺陷 -富硅表面玻璃析晶 方石英：
夹杂物—来源和控制
LOGO
任何外来物质进入玻璃，造成不均匀和玻璃质量降低 等。
夹杂物常常带有光学变形，降低玻璃光学质量。
除了质量损失，有些夹杂物（特别是铝质）会引起在 退火窑的空气强冷区/水洗机炸裂。
LOGO
夹杂物类型（一）
熔化（主要问硅质） 熔窑耐火材料
-AZS上部结构/玻璃液接触缺陷 -鳞石英霜 -硅质上部结构挂流/滴落物 -α-β氧化铝（如冷却部的Monofrax M） -保温材料，包括流道密封材料
Kaowool）
处理：
-仔细去掉，训练窑炉维修人员
LOGO
β-硅灰石析晶
来源：
-来源于窑炉冷/滞留区玻璃的结晶（析晶），或者锡槽的湿背区
-常常在着色玻璃时形成，冷却部重升温是释放
处理：
-白玻璃时冷却部下游池底温度操作目标为＞1000℃ -色玻时，考虑抬起卡勃水包，把析晶夹杂物回流至熔化部 -观察锡槽湿背区，如有必要，保温
留富硅玻璃转化 -熔化量或者温度变化（从先前设置释放出的物质）
LOGO
处理：
-检查操作变化 -热点温度是否足够高 -倒数第二对小炉燃料太多 -是否窑炉前端燃料量太多 -火焰还原性太强（料毯或者泡沫上） -配合料化学是否适合于现在的操作 -检查煤粉和芒硝秤的精确度 -检查过去48小时配料车间的称量记录

非金属夹杂物分类变形能力金相学特征全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：非金属夹杂物是指夹杂在金属材料中的非金属杂质，主要包括氧化物、硫化物、硅化物等。

在金属材料的生产和加工过程中，由于各种原因，都会产生一定数量的非金属夹杂物。

这些夹杂物可能对金属材料的性能产生不利影响，因此对夹杂物的分类、变形能力和金相学特征进行研究具有重要意义。

一、非金属夹杂物的分类1.按夹杂物的形态和尺寸可分为三类：气孔、夹杂粒子和夹杂带。

（1）气孔：是一种明显的非金属夹杂物，形成的原因主要有气体凝固在金属内部、气体扩散不畅等。

（2）夹杂粒子：通常是指在金属结晶内部或晶界处存在的非金属颗粒，比如氧化物和硫化物等。

（3）夹杂带：是指一些尺寸较大的夹杂，通常呈带状分布在金属中。

2.按夹杂物的来源可分为内部夹杂和外部夹杂。

（1）内部夹杂：是在金属液态状态下形成的夹杂，如气孔和夹杂粒子。

（2）外部夹杂：是指在金属在固态过程中，因为外部条件的影响（如气体、液体等），产生的夹杂。

夹杂物作为金属材料中的弱点，通常会影响金属材料的各种力学性能，如强度、韧性、塑性等。

了解夹杂物的变形能力对金属材料的性能评价具有重要意义。

1.气孔：气孔是一种常见的夹杂物，其存在会导致金属材料的断裂韧性下降。

在材料受力时，气孔容易成为应力集中的位置，导致材料易于发生断裂。

2.夹杂粒子：夹杂粒子的变形能力一般较弱，但会对金属材料的塑性产生一定影响。

夹杂粒子在金属材料中起到“强化作用”，一定程度上提高了金属的硬度，但也降低了其塑性。

3.夹杂带：夹杂带一般由大量夹杂粒子组成，其变形能力取决于夹杂粒子的类型和分布。

夹杂带的存在会导致金属材料的断裂韧性下降，但也可能在一定程度上增加金属的硬度和强度。

金相学是研究金属结构和性能关系的一门学科，通过金相分析可以揭示非金属夹杂物在金属中的分布、形貌和性质。

1.显微观金相分析：通过显微镜对金属中的夹杂物进行观察和测量，可以揭示夹杂物的形态、尺寸、分布等信息。

新标准将夹杂物分为常见的夹杂物、非传统夹杂物以及沉淀相类三种。

并将常见的夹杂物分成A、B、C、D、DS五种类型。

新、旧标准的主要不同点：一是提及了非传统夹杂物以及沉淀相类两类夹杂物，这是旧标准所没有的。

新标准明确规定，对非传统类型夹杂物与沉淀相类夹杂物的评定也可通过将其形状与上述常见的五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。

例如：球状硫化物可作为D类夹杂物评定。

但在试验报告中应加注一个下标。

如：D
SuIF
表示球状硫化
物、D
CaS 表示球状硫化钙、D
RES
表示球状稀土硫化物、D
UP
表示球状复相夹杂物（如
硫化钙包裹着氧化铝）等。

而沉淀类夹杂物包括硼化物、碳化物、碳氮化合物或氮化物等，也可以根据他们的形态与上述五类夹杂物进行比较比较，并按上述的方法表示它们的化学特征。

对非传统夹杂物，在试验前可采用大于100倍的放大率进行分析，以确定其化学特征。

二是在旧标准基础上，增加了DS类即单颗粒球状类夹杂物的规定以及对各类夹杂物形态、分布、性质、颜色等的描述，以有助于对不同类夹杂物的识别。

标准给出的各类夹杂物的类型与形态见表1。

表1 各类夹杂物的类型与形态。