钢中非金属夹杂物的鉴定.pdf

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PTCA(PART: A PHYS. TEST)
2007年第43(8)
猃技术与方
钢中非金属夹杂物的鉴定
尹安远,吴素君
(北京航空航天大学材料科学与工程学院,北京100083)
摘要:根据钢中非金属夹杂物的来源和分类,综述了鉴定钢中非金属夹杂物的方法和定量评
级标准,并且给出了典型夹杂物的扫描电镜照片,分析了不同类型夹杂物的形成机理及其在光学显
徽镜下的基本特征。
关键词:非金属夹杂物;金相检测;定量鉴定
中图分类号:TG142.13
文献标识码:A文章编号:1001-4012(2007)08-0395-04
APPRAISAL OF THE NONMETALLIC INCLUSIONS IN STEELS
YIN An-yuan, WU Su-jun
School of Materials Science and Engineering, Beijing University of Aeronautics and Astronautics, Beijing 100083, China
Abstract The nonmetallic inclusions existed in steels are unavoidable during steelmaking, which have
significant influence on steel properties. Based on the origin and classification of the nonmetallic inclusions, the
inspection methods and quantitative gradation standards were summarized for the nonmetallic inclusions in steels
and the formation mechanism and metallographic characteristics of different type of inclusions were analyzed. SEM
ctures of some typical inclusions were also show
Keywords: Nonmetallic inclusions; Metallographic inspection; Quantitative measurement
随着现代工程技术的发展,对钢的综合性能要而对于金相分析工作者来说,如何正确判断和鉴定
求也日趋严格,相应地对钢的材质要求也越来越高。非金属夹杂物也因此变得十分重要(-?。
非金属夹杂物作为独立相存在于钢中,破坏了钢基
体的连续性,加大了钢中组织的不均匀性,严重影响
1钢中非金属夹杂物的来源分类
了钢的各种性能。例如,非金属夹杂物导致应力集1.1内生夹杂物
中,引起疲劳断裂归-];数量多且分布不均匀的夹杂
钢在冶炼过程中,脱氧反应会产生氧化物和硅
物会明显降低钢的塑性、韧性、焊接性以及耐腐蚀酸盐等产物,若在钢液凝固前未浮出,将留在钢中。
性;钢中呈网状存在的硫化物会造成热脆性。因此,溶解在钢液中的氧、碗硫、氮等杂质元素在降温和凝固
夹杂物的数量和分布被认定是评定钢材质量的一个时,由于溶解度的降低,与其他元素结合以化合物形
重要指标,并且被列为优质钢和高级优质钢出厂的式从液相或固溶体中析出,最后留在钢锭中,它是金
常规检測项目之一。
属在熔炼过程中,各种物理化学反应形成的夹杂
非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量物。内生夹杂物分布比较均匀,颗粒也较小,
不同,对钢性能的影响也不同。所以提高金属材料正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改
的质量,生产出洁净钢,或控制非金属夹杂物性质和变其成分、大小和分布情况,但一般来说是不可避
要求的形态,是冶炼和铸锭过程中的一个艰巨任务。免的
1.2外来夹杂物
收稿日期:2006-05-19
钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉
者简介:尹安远(1983-),男,硕土研究生。
渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等內壁剥落的耐火材
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尹安远等:钢中非金属夹杂物的鉴定
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,形成熔渣而滯留在金属中,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,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
2钢中非金属夹杂物按化学成分分类
钢中非金属夹杂物按化学成分详细分类见图
氧化铝夹杂
(b)钙的铝酸盐夹杂
1,主要分为三大类
图2扫描电镜下的氧化铝和钙的铝酸盐夹杂
Fig. 2 Metallographic pictures of Al2 O; and Ca(A1O2)2
非金属夹杂物
inclusions taken by SEM
硫化物
氧化物
氮化物
简单
复杂
Pes, Mns」氧化物氧化物
硅酸盐VNAN,TN
MnO,Fe?FeO,MnO2Feo·SiO
A2(
A12O3 2mn0-sio
图1钢中非金属夹杂按照化学成分分类图
ig. 1 Classification of nonmetallic inclusions in
steel according to chemical compositions
2.1氧化物系夹杂
简单氧化物有FeO,Fe2Oa,MnO,SiO2,Al2O。,
(a)硅酸盐夹杂
b)硫化锰夹杂
图3扫描电镜下的硅酸盐和硫化锰夹杂
MgO和Cu2O等。在铸钢中,当用硅铁或铝进行脱
Fig. 3 Metallographic pictures of Casio2 inclusions and
氧时,SiO2和A2O3夹杂比较常见。Al2O3在钢中
Mns inclusions thaken by SEM
常常以球形聚集昰颗粒状成串分布(图2a)。复杂
氧化物,包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等,2.3氮化物夹杂
以及钙的铝酸盐(图2b)1?。硅酸盐夹杂也属于复
当钢中加人与氮亲和力较大的元素时形成
杂氧化物夹杂,这类夹杂物?有2FeO?SiO2(铁硅AIN,TiN,2zrN和VN等氮化物。在出钢和浇铸过
酸盐)、2MnO?SiO2(锰硅酸盐)和CaO?SiO2(钙程中钢液与空气接触,氨化物的数量显著增加。
硅酸盐)等(图3a)?。这类夹杂物在钢的凝固过程
中,由于冷却速度较快,某些液态的硅酸盐来不及结3按夹杂物的塑性变形能力分类
晶,其全部或部分以玻璃态的形式保存于钢中。
)脆性夹杂物热加工时该类夹杂物形状和
2.2硫化物系夹杂
尺寸都不变化,但可能沿加工方向成串排列或呈点
主要是FeS,MnS和CaS等。由于低嫆点的链状,属于这类夹杂物的有A12O3和C2(O
[18,19
FeS易形成热脆,所以一般均要求钢中要含有一定
(2)塑性夹杂物热变形时该类夹杂物具有良
量的锰,使硫与锰形成熔点较高的