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非金屬夾雜物主要來自鋼水凝結(jié)過程中氧、硫、氮化合物的平衡常數(shù)相應(yīng)增加而形成的各類非金屬夾雜物。化學(xué)反應(yīng)形成的產(chǎn)物應(yīng)簡稱為非金屬夾雜物或夾雜物。鋼中的夾雜物雖然量少,但對鋼材和產(chǎn)品的質(zhì)量有不良影響。隨著現(xiàn)代材料工程技術(shù)的發(fā)展,對鋼材質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格。因此,對非金屬夾雜物進行深入研究,將對材料鑒定、產(chǎn)品斷裂分析、報廢分析和失效分析等具有重要意義。

一、鋼中非金屬夾雜物的來源

夾雜物主要是鋼在熔化和凝固過程中發(fā)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)引起的。按其來源可分為內(nèi)生(內(nèi))夾雜物和外生(外生)夾雜物。

內(nèi)生夾雜物

內(nèi)生夾雜物是指鋼鐵冶煉、鑄造、冷凝過程中各種材料成分之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),或鋼與爐內(nèi)氣氛或容器接觸而產(chǎn)生的產(chǎn)物,或因雜質(zhì)減少而析出的顆粒。鋼液冷凝溫度降低時的溶解度。

外來夾雜物

外來夾雜也稱為外夾帶或意外夾帶。它是由于在冶煉、鑄造生產(chǎn)過程中,從設(shè)備或容器中脫落而混入鋼液中的雜質(zhì)。此外,有時由于冶煉操作的疏忽,耐火磚受熱沖擊開裂、脫落,與其他種類的氧化物形成產(chǎn)物,成為外來夾雜物。

鋼中的非金屬夾雜物及其鑒別方法 2

2.夾雜物對鋼材質(zhì)量的影響

夾雜物的危害性取決于其數(shù)量、形狀、大小、分布、熔點、理化性質(zhì)。當(dāng)夾雜物具有低熔點特性時,鋼在熱加工過程中會因熔化或軟化而產(chǎn)生熱脆性和裂紋。當(dāng)鋼中存在鋁夾雜物或其他氮化物時,鋼的表面硬度不均勻,造成切削和磨削困難。當(dāng)鋼中的夾雜物超標(biāo)時,會給熱處理和焊接過程帶來很大的困難,如化學(xué)熱處理中滲層不均勻,焊接時焊件強度會大大降低或開裂。

3.夾雜物的金相鑒別

金相鑒別法不能鑒別夾雜物的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu),但可以在光學(xué)金相顯微鏡下直接觀察鑒別夾雜物的形狀、大小、數(shù)量、分布和種類。同時,金相鑒別方法還具有操作簡單、易于實施的特點。

金相試樣的截取和制備 為保證截取的試樣能代表非金屬夾雜物的鑒定結(jié)果,截取部位應(yīng)符合相應(yīng)技術(shù)條件的要求。對于鍛坯,可以從鍛坯的中心到邊緣的不同部位取樣,如鍛坯的頭部、中間和尾部;對于軋制鋼和冷拔鋼,應(yīng)通過中心線縱向取樣;淬火裂紋、鍛造裂紋、熱軋、沖壓和失效疲勞斷裂,應(yīng)在裂紋和斷裂處取樣;特殊鋼材或產(chǎn)品零件,可按要求取樣,按本公司標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

試樣研磨過程應(yīng)使用從粗到細的金相砂紙。下一道磨削應(yīng)與上一道磨削的磨痕垂直,直至磨痕消失。在拋光過程中,試樣的拋光面應(yīng)在拋光盤半徑處以適當(dāng)?shù)膲毫砘匾苿?,試樣本身也?yīng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。最終要求是樣品在100倍視場內(nèi)不被腐蝕,其表面無劃痕、無剝落、無水痕、無污點、光滑、光亮如鏡。

4. 夾雜物的種類和形態(tài)

硫化物延展性高,單一的灰色夾雜物,形狀比(長/寬)范圍很廣,一般端部呈圓形;氧化鋁大部分不變形,形比?。ㄒ话?lt;3),黑色或藍色顆粒沿軋制方向排成一排(至少三個顆粒);硅酸鹽延展性高,形比范圍寬 單個黑色或深灰色夾雜物(一般≥3個),末端一般呈銳角;球形氧化物是不可變形的,有棱角或圓形,形狀?。ㄒ话?lt;3),黑色或藍色,分布不規(guī)則的顆粒;單顆粒球形夾雜物呈圓形或近圓形,直徑≥13μm。

鋼中的非金屬夾雜物及其鑒別方法 3
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