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非金屬夾雜物主要來自鋼液冷凝過程中氧、硫、氮的化合物平衡常數相應增加而形成的各類非金屬夾雜物。由化學反應形成的產物稱為非金屬夾雜物,簡稱夾雜物。鋼中的夾雜物雖然量少,但對鋼材和產品的質量有不良影響。隨著現代材料工程技術的發(fā)展,對鋼材質量的要求越來越嚴格。因此,對非金屬夾雜物進行深入探討和研究,將對材料鑒定、產品斷裂分析、廢品分析和失效分析等具有重要意義。

鋼中非金屬夾雜物的來源

夾雜物的形成主要是由于熔化和凝固過程中的一系列物理化學反應。按其來源可分為內生(內)夾雜物和外生(外生)夾雜物。

如何區(qū)分金屬中的夾雜物? 1

內生包容

內源性夾雜物是指在鋼的冶煉、鑄造、冷凝過程中,內部各種材料成分之間,或鋼與爐內氣氛、容器接觸,發(fā)生化學反應而生成的產物,或因熔煉而析出的粒狀物質。鋼液冷凝溫度降低時溶解度降低。

外國包容

外來夾雜物也稱為外部夾雜物或意外夾雜物。是在冶煉和鑄造生產過程中,由于從設備或容器上剝落而混入鋼水中的雜質。此外,有時由于冶煉操作的疏忽,耐火磚因受熱沖擊而開裂脫落,與其他氧化物形成產物,成為外來夾雜物。

夾雜物對鋼質量的影響

夾雜物的危害性取決于其數量、形狀、大小、分布、熔點和理化性質。當夾雜物具有低熔點特性時,鋼在熱加工變形時會因熔化或軟化而產生熱脆性和裂紋。當鋼中存在鋁夾雜物或其他氮化物時,鋼的表面硬度不均勻,造成冷加工、切削和磨削困難。當鋼中的夾雜物超標時,給熱處理和焊接工藝帶來很大困難,如化學熱處理滲層不均勻,焊接時焊件強度大大降低或開裂等。

夾雜物的金相鑒別

金相鑒別法除了可以鑒別夾雜物的化學成分和晶體結構外,還可以在光學金相顯微鏡下直接觀察鑒別夾雜物的形貌、大小、數量、分布和種類。同時,金相法還具有操作簡單、易于實施的特點。

金相試樣的截取和制備

為保證截取的樣品能夠代表非金屬夾雜物的識別結果,截取部分應符合相應技術條件的要求。對于鍛造毛坯,可以從鍛造毛坯的中心向邊緣取樣,如鍛造毛坯的頭部、中間和尾部;對于軋制鋼和冷拔鋼,以通過中心線縱向取樣為宜;淬火裂紋、鍛造裂紋、熱軋、沖壓、失效疲勞斷裂等,應在裂紋和斷裂處截取試樣;對于特殊鋼材或產品零件,可按相應標準執(zhí)行。

試樣的研磨應使用從粗到細的金相砂紙。下一道磨削應與上一道磨削的磨痕垂直,直至磨痕消失。在拋光過程中,用適當的壓力使試樣的拋光面在拋光盤半徑處來回移動,試樣本身也應連續(xù)轉動。最后,要求樣品在100倍視場內不被腐蝕,表面無劃痕、剝落、水痕、污點,平整、光亮如鏡。

夾雜物的類型和形態(tài)

硫化物延展性高,單一灰色夾雜物,形貌比(長/寬)范圍較寬,端部一般呈圓形;大多數氧化鋁顆粒不變形,有棱角,形貌比?。ㄒ话?lt;3),黑色或藍色顆粒沿軋制方向排列成一排(至少三個顆粒);硅酸鹽的延展性高,單一的黑色或深灰色夾雜物,形態(tài)比范圍寬(一般≥3),端部一般有銳角;球形氧化物未變形,呈棱角狀或圓形,形貌比小(一般<3),黑色或藍色,顆粒分布不規(guī)則;單粒子球形為圓形或近似圓形,直徑≥13μM。

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