钢中非金属夹杂物的鉴定.doc

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1、钢中非金属夹杂物的鉴定发布者：北京普瑞赛司仪器有限公司发布时间：2007-11-11阅读：484次尹安远，吴素君摘要：根据钢屮罪金属夹杂物的來源和分类，综述了鉴足钢屮非金属夹杂物的方法和足量评级标准，并且给出了典型夹杂物的扔描电镜照片，分析了不同类型夹杂物的形成机理及英在光学显微镜下的基本特征。随着现代工程技术的发展，对钢的综合性能耍求也日趋严格，相应地对钢的材质耍求了越来越高。非金属夹杂物作为独立相存在于钢屮，破坏了钢基体的连续性，加人了钢屮组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能。例如，非金属夹杂物导致应丿j集屮，引起疲劳断裂

2、；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；钢屮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疋钢材质量的一个重耍指标，并且被列为优质钢和高级优质钢出厂的常观检测项冃这一。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屮

3、,脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物,若在钢液凝固前木浮出,将留在钢屮。溶解在钢液屮的氧、硫、氮等杂质元索在降温和凝固时，由于溶解度的降低，与英他元索结合以化合物形式从液相或固溶体屮析出，最后留在钢锭屮，它是金属在熔炼过程屮，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，止确的操作和合理的工艺措施可以减少英数量和改变英成分、人小和分布情况,但一般來说是不可避免的。1.2外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程屮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英他夹杂物在钢液凝固前未及时淸除而留于钢屮。它

4、是金属在熔炼过程屮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屮，英屮也包括加入的熔剂。这类夹杂物-般的牲是外形不规则，尺寸比较大，颁也没有规律，又称为粗夹杂。这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。2钢中非金属夹杂物按化学成分分类钢屮非金属夹杂物按化学成分详细分类见图1，工耍分为三人类。图1钢中非金属夹按照化学成分分类图2.1氧化物系夹杂简单氧化物有FeO,Fe2O3,MnO,SiO2,Al2O3MgO和CgO等。在铸钢屮，当用硅铁或铝进行脱氧时，夹杂比较常见。在钢屮常常以球形聚

5、集呈颗粒状成串分布。复杂氧化物，包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等，以及钙的铝酸盐（图2b）。硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂，这类夹杂物有2FeOSiO2（铁硅酸盐）、2MnO.SiO2（S硅酸盐）和CaO.SiO2（钙硅盐）等（图3a）这类夹杂物在钢的凝I古I过程中，由于冷却速度较快,某些液态的硅酸盐來不及结晶，其全部或部分以玻璃太的形式保存于钢小。2.2硫化物系夹杂主耍是FeS,MnS和CaS等。由于低熔点的FeS易形成热脆，所以一般均耍求钢屮耍含有一定量的镒，使硫与镭形成熔点较高的MnSIfu消除FeS的危害。因此钢中硫

6、化物夹杂丄耍是MnS（图3b）•铸态钢中硫化物夹杂的形态通常分为三类：①形态为球形，这种夹杂物通常出现在用硅铁脱氧不完全的钢屮；②在光学显微镜下观察呈链状的极细的针状夹杂；③呈块状，外形不现则，在过量铝脱氧时出现。图2扫描电镜下的氧化铝和钙的铝酸盐夹杂图3扫描电镜下的硅酸盐和硫化镒夹杂2.3氮化物夹杂当钢小加入与氮亲和力较人的兀素时形成AIN,TiN,Z「N和VN等氮化物。在出钢和浇铸过程屮钢液打空气接触，氮化物的数量显著增加。3按夹杂物的塑性变形能力分类（1）脆性夹物热加工时该类夹杂物形状和尺寸都不变化，但可能沿加工方向成串排

7、列或呆点链状，属于这类夹杂物的有AI2O3和Cr2O3o（2）塑性夹杂物热变形时该类夹杂物具冇良好范性，沿变形方向延伸成条带状。属于这类的冇硫化物及含量较低（40%〜60%）的铁岳碓酸盐。（3）球状不变性夹杂铸态杲球状，热加工后保持球状不变，如SiO?及含SiO?较高（＞70%）的硅酸盐。（4）半塑性夹杂物指各种复相的铝硅酸盐夹杂。基体铝硅酸盐有塑性，热加工时将产生塑性变形，但是其中包含着的析出相如氧化铝等是脆件的，加工时仍保持原状或只是拉开距离。4夹杂物的鉴定早期的工作者主要用光学显微镜配合X射线结构分析和化学成分分析，积累了

8、宝贵的经验和丰富的资料。近年來，采用电子探针对夹杂物进行微区成分分析口益增多。目前鉴泄夹杂物的大致方法有以下两种。4.1金相法与微区域成分分析相结合在金相观察小选出待左夹杂物后，用电子探险针（EPMA）进行微区成分分析或者应用扫描电镜（SEM）口带能谱分析你（E