钢中非金属夹杂物的金相鉴定.pdf

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第21卷第2期
河北理工学院学报
1999 4F 3 A JOURNAL OF HEBEI INSTITUTE OF TECHNOLOGY
May.1999
2-20钢中非金属夹杂物的金相鉴定
杨桂荣王祖宽
7/2,
治金系
关键词钢央杂物金相猃验
宝属夫宋豊天
摘要论速了钢中非金属夹杂物的来源,分布及对钢的质量的影响,
利用它们在金相星微镜下的不同特征进行定性定量的检测,判定钢材
。
中国阳书资料分类法分类号TG142.13
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
材质要求也勰来越高。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。
鉴判非金属夹杂物的工作首先是在金相显徵镜下进行,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
夹梨物的各种光学性质,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。
钢中非金属夹杂物的来源分类门
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
和帅衬等与金属液作用,形成熔渣而滞留在金属中,其中也包括加人的熔剂。这类夹杂物
一般的特征是外形不规则,尺寸比较大。
本文收到日期1!98-i2-21
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第2期
杨桂荣王祖宽:钢中非金属夹杂物的金相鉴定
2钢中非金属夹杂物按化学成分分类
2.1化物系夹杂
简单氧化物有FeO、Fe_O3、MnO、SiO2、A2O)3、MgO、Cu2O等。在铸钢中,当用硅铁或
铝进行脱氧时,SO2和Ala2夹杂比较党见。A1-O3在钢中常常以球形聚集呈葡萄状。在
铻、镁合金中,夹杂主要是AlO3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。硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂。这类夹杂物2)有
2FeO?Si2(铁硅酸盐)、2MnO?SiO:(锰硅酸盐)、 Cao. Sio2(钙硅酸盐)等。这类夹杂物
在钢的凝固过程中,由于冷却速度较快、某些液态的碓酸盐来不及结晶、其全部或部分以
玻璃态的形式保存于钢中,如図2所示
2.2流化物系夹杂
主要是在钢及铁中产生的FeS、MnS、CaS等。由于低熔点的FeS易形成“热脆”,所以
般均要求钢中要含有一定量的Mn、使S与Mn形成烙点较高的MnS而消除FeS的危
每。因此钢中硫化物夹杂主要是MnS。
铸态钢中硫化物夹杂的形态通常分为三类
第一类形春为球形,这种夹杂物通常出现在用硅铁脱氧或脱氧不完全的钢中。
第二类在金相下表现为排成链状的极细的针状夹杂;如图3所示。
第三类呈块状,外形不拠则,呈任意状分布,在过量AI税氧时出现
2.3氮化物夹杂?
当钢中加人与氮亲和力较大的元素时形成AIN、TiN、ZrN、VN等氮化物。在出转,浇
铸过程中钢流与空气接触,空气中的氮在钢中溶解使氮化物的数量显著增加。如图4所
?下
1钙的钙酸夹杂
2硅酸盐夹杂
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河北理工学院学报
第21卷
图3硫化物夹
4氮化物夹杂
非金属夹杂物对钢质量的影响
非金属夹杂物存在于钢中的数量虽然不多,但对钢及其产品的质量则起着极大的作
用。硫化物夹杂造成钢的热脆性。在钢的冷态下,这夹杂物影响其强度和延展性。某些
硬的角状夹杂物明显降低钢材的断面收缩率。
非金属夹杂物对钢的抗拉强度影响更大,优良的钢材破断时属塑性断裂,当钢中存在
夹杂物偏析或夹杂物沿晶界分布时·其断裂往往起始于这些地方.从而使强度急劇降低
对平外来粗大夹杂、其影响也很大,在冷弯或抗拉试验时、试样避常出现折、翻
皮、断口中出现大量球状頼粒白色夹杂物等缺陷?都是因操作不当导致大量夹杂物残留钢
中所致
4试样制备对鉴定夹杂物的影响
试并制备的好坏,直接影响夹杂物的鉴别工作,如果利用普通金相试样的制备方法,
可能引起大量的夹杂物剥落、或造成严重的“拖尾”现象和相界不清,对于准确地观察夹杂
物的分布、大小和形状均受到很大的于扰。试样表面粗造?能使各向异性夹杂物的各向异
性效应变弱,其至于造成判断上的错误,因此用于鉴别夹杂物观察的试样,必须精心制备,
使其具有较高的表面光洁度,并且夹杂物的相界轮廓清晰,绝大多数夹杂物尚未剥落,没
有“拖尾现象存在。只有制备出这样的金相试样,才能准确地测定夹杂物的光学性质
5钢中非金属夹杂物在显微镜下的特征及鉴定
5.1明视场下观察
在明视场下是以观察夹杂物的形状、分布、变形行为、大小、数量、组织、反射本领及其
色彩等项目来识别夹杂物的属类。