非金属夹杂物主要来自钢液冷凝过程中氧、硫、氮的化合物平衡常数相应增加而形成的各类非金属夹杂物。由化学反应形成的产物称为非金属夹杂物,简称夹杂物。钢中的夹杂物虽然量少,但对钢材和产品的质量有不良影响。随着现代材料工程技术的发展,对钢材质量的要求越来越严格。因此,对非金属夹杂物进行深入探讨和研究,将对材料鉴定、产品断裂分析、废品分析和失效分析等具有重要意义。

钢中非金属夹杂物的来源

夹杂物的形成主要是由于熔化和凝固过程中的一系列物理化学反应。按其来源可分为内生(内)夹杂物和外生(外生)夹杂物。

如何区分金属中的夹杂物? 1

内生包容

内源性夹杂物是指在钢的冶炼、铸造、冷凝过程中,内部各种材料成分之间,或钢与炉内气氛、容器接触,发生化学反应而生成的产物,或因熔炼而析出的粒状物质。钢液冷凝温度降低时溶解度降低。

外国包容

外来夹杂物也称为外部夹杂物或意外夹杂物。是在冶炼和铸造生产过程中,由于从设备或容器上剥落而混入钢水中的杂质。此外,有时由于冶炼操作的疏忽,耐火砖因受热冲击而开裂脱落,与其他氧化物形成产物,成为外来夹杂物。

夹杂物对钢质量的影响

夹杂物的危害性取决于其数量、形状、大小、分布、熔点和理化性质。当夹杂物具有低熔点特性时,钢在热加工变形时会因熔化或软化而产生热脆性和裂纹。当钢中存在铝夹杂物或其他氮化物时,钢的表面硬度不均匀,造成冷加工、切削和磨削困难。当钢中的夹杂物超标时,给热处理和焊接工艺带来很大困难,如化学热处理渗层不均匀,焊接时焊件强度大大降低或开裂等。

夹杂物的金相鉴别

金相鉴别法除了可以鉴别夹杂物的化学成分和晶体结构外,还可以在光学金相显微镜下直接观察鉴别夹杂物的形貌、大小、数量、分布和种类。同时,金相法还具有操作简单、易于实施的特点。

金相试样的截取和制备

为保证截取的样品能够代表非金属夹杂物的识别结果,截取部分应符合相应技术条件的要求。对于锻造毛坯,可以从锻造毛坯的中心向边缘取样,如锻造毛坯的头部、中间和尾部;对于轧制钢和冷拔钢,以通过中心线纵向取样为宜;淬火裂纹、锻造裂纹、热轧、冲压、失效疲劳断裂等,应在裂纹和断裂处截取试样;对于特殊钢材或产品零件,可按相应标准执行。

试样的研磨应使用从粗到细的金相砂纸。下一道磨削应与上一道磨削的磨痕垂直,直至磨痕消失。在抛光过程中,用适当的压力使试样的抛光面在抛光盘半径处来回移动,试样本身也应连续转动。最后,要求样品在100倍视场内不被腐蚀,表面无划痕、剥落、水痕、污点,平整、光亮如镜。

夹杂物的类型和形态

硫化物延展性高,单一灰色夹杂物,形貌比(长/宽)范围较宽,端部一般呈圆形;大多数氧化铝颗粒不变形,有棱角,形貌比小(一般<3),黑色或蓝色颗粒沿轧制方向排列成一排(至少三个颗粒);硅酸盐的延展性高,单一的黑色或深灰色夹杂物,形态比范围宽(一般≥3),端部一般有锐角;球形氧化物未变形,呈棱角状或圆形,形貌比小(一般<3),黑色或蓝色,颗粒分布不规则;单粒子球形为圆形或近似圆形,直径≥13μM。

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