钢中夹杂物的透射电镜研究

钢中夹杂物的透射电镜研究
钢中夹杂物的透射电镜研究

第28卷第1期 2010年1月

物理测试

Phy sics Ex aminatio n and T est ing

V ol.28,No.1

Jan.2010

钢中夹杂物的透射电镜研究

张金民1, 王建顺2

(1.中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471039;2.中油管道物资装备总公司,河北廊坊065000)摘 要:利用透射电镜研究了某钢中夹杂物的堆垛层错,电子衍射分析表明,夹杂物内存在15R 型长周期结构。利用双倾操作得到沿密排点列的特征衍射花样,分析夹杂物为面心立方结构,点阵常数为0.788nm 。观察了这种材料的(1-11-

)系统衍射的一维晶格相及[011]晶带轴的高分辨像。关键词:钢;夹杂物;堆垛层错;长周期结构

中图分类号:T G 42,T G 115.21+5.3 文献标志码:A 文章编号:1001 0777(2010)01 0026 03

TEM Study of Inclusions in Steel

ZH A NG Jin min 1, WANG Jian shun 2

(1.Luo yang Ship M aterial Research Inst itute.L uoyang 471039,Henan,China;2.Chines P et roleum Piping M aterial

F ur nishment Par ent Co mpany,L ang fang 065000,H ebei,China)

Abstract:T he stacking fault o f inclusio ns in a steel w as analy sed by tr ansmissio n electro n micr osco py (T EM ).It w as analysed by select ar ea diffr act ion patter ns (SA DP s)that there ex isted perio d stacking (L PS)str ucture of 15R ty pe in inclusio ns.Char acter istic SA DPs alo ng close packing r ang e of points wer e o btained by double tilt operation.T he structur e of inclusions is face centered cubic w ith lattice constant of 0.788nm.One dimension systematic reflex ions lattice imag es and H REM fo rmed by [011]zone axis w ere o bserv ed.Key words:steel;inclusion;stacking fault;L PS

作者简介:张金民(1975 ),男,硕士,工程师; E mail :zhangjin_min @yah https://www.360docs.net/doc/1118622530.html,; 收稿日期:2009 08 12

密堆长周期结构在晶体学中常常用密排层的堆垛来说明[1]。自然界中存在较多长周期结构材料。不同的工艺可以使材料具有不同的长周期结构,如镁合金在凝固过程中就形成18R 结构[2 3],其序列为ABABABCACA CABCBCBC,通过高温退火18R 结构基本转变为14H (ACBCBABABABCBC)。添加M n 、Cr 或V 等合金元素,可以提高T iA1晶体中电荷分布的对称性,可以降低T iA1的层错能[4]。研究长周期结构的堆垛方式,对于揭示材料性能具有重要作用。文章研究了一种T i A1 M n 长周期结构材料的微结构。

1 试验方法

将待观察钢试样线切割为0.5mm 的薄片,用砂纸打磨至50 m 左右。用5%高氯酸+95%酒精溶液双喷电解,然后离子减薄。观察用CM 200透射电镜,加速电压200kV,配有EDS 分析仪。

2 试验结果

图1(a)是夹杂物的T EM 形貌像,具有层状形

貌。EDS 分析其成分(原子数分数x ,%)主要为Ti 46.2、Al 34、M n 14.4、Cr 0.9、Fe 4.5,其选区电子衍射花样中,衍射花样沿密排点列方向上每隔4个弱的衍射斑点出现一个明亮的衍射斑,由于内部存在缺陷,有些斑点已经拉长形成条纹。可见夹杂物为密排长周期结构。绕密排点列进行大角度倾转双倾操作,选取3张特征衍射谱(图2),3张特征衍射谱对应电镜倾转台角度( , )分别为(8.1 ,-5 0 )、(38.06 ,-14.52 )、(48 ,-21.2 ),根据公式cos =cos( 1- 2)cos( 1- 2),可以计算出相对倾转角度分别为31.3 和11.95 。这与立方晶系[011]、[1-12]、[1-

23]晶向夹角30 和10.9 接近。以密排点列方向为x 轴,由平行四边形法则可以绘制密排点列方向晶带轴衍射斑点,如图3呈六角或

三角对称,为面心立方[1-11-]晶带轴电子衍射花样。因此夹杂物为面心立方结构,可以计算晶格常数为0.788nm,密排方向为[1-11-]方向。(1-11-)斑点距离之间有5个斑点[图1(c)]。可见其内部存在15R 长周期结构,可以表示为ABCBABCA CBCABAC 。

第1期张金民等:钢中夹杂物的透射电镜研

图3 由几何构图法所得[1-11-

]晶带轴电子衍射花样Fig.3 SADP in [1-11-]through constructional drawing

图4(a)是该夹杂物的一维晶格像,成像的条件同图2(b),主要为(1-11-

)系统衍射。可以看到,图中的黑带对应图1(a)的深色层状,黑带内有细小的条纹,条纹间距等于0.455nm,与晶面间距d (1-11-)相等,黑带宽度有1层、2层、3层及5层(1-11-)面。

图4(b)是[011]晶带轴高分辨像。可以看到材料内部存在较多孪晶及位错,长周期结构的局部区

域被破坏,如图箭头1所指的错排区,从而可导致密排点列拉长并形成衍射条纹。箭头2所指为微孪晶,只有1层(1-11-)面。1层或2层(1-11-

)面的层错本身就是一种微孪晶。位错使晶格条纹发生弯曲,如箭头1和3所指。

由于T i 为主要元素,文中出现如此多的缺陷如位错、层错及微孪晶,可能是由于Al 、Mn 元素的存

在,使材料的堆垛层错能降低的原因。孪晶、堆垛层错和完整晶体的主要差别是[5],孪晶和堆垛层错界面上原子的近邻多面体是三棱柱,而基体中原子的近邻多面体是八面体,因此,从原子的局域环境的角度看,孪晶界面能和堆垛层错能起源于形成三棱柱配位所增加的能量。对基体而言,高的层错能或孪晶界面能意味着要形成三棱柱配位需要的能量较高。Al 、M n 有可能降低层错能或孪晶界面能,有将配位体从八面体转化为三棱柱的倾向,从而形成较多的层错和孪晶。

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物理测试第28

(a)一维晶格像,选区光阑只选取过中心斑点密排点列B=[1-

12]; (b)夹杂物内位错及微孪晶B=[011]

图4 夹杂物高分辨像Fig.4 HREM of inclusions

由电子衍射及能谱分析可知,夹杂物周围有非晶态物质及高Mn 相,非晶态物质也含有Mn 、Al 、Ti 等元素。图1中夹杂物表层沿着(1-11-

)具有台阶,因此,Al 、M n 可能首先沿夹杂物的(1-11-)面扩散进入夹杂物基体,使夹杂物能够自发地形成层错或孪晶。

由于本文图像分辨率不高,夹杂物内更微观结构需要更高分辨率图像观察。

3 结论

1)钢中存在一种T i Al Mn 夹杂物,其结构为面心立方,晶格常数为0.788nm 。

2)沿[1-11-]方向具有长周期结构堆垛层错及微孪晶,长周期类型为15R 。

3)Al 、M n 有可能降低夹杂物的层错能或孪晶

界面能。

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(上接第16页)

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钢中夹杂物控制原理修订稿

钢中夹杂物控制原理 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式 T[O]=[O]溶+[O]夹 (1)转炉吹炼终点: [O]夹=>0,T[O]→[O]溶=200~1000ppm [O]溶决定于: l 钢中[C],转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系如图 l 渣中(FeO); l 钢水温度。 1 顶底复吹转炉炉龄 C–Fe的选择性氧化平衡点 根据式 [C] + [O] = {CO} (1) lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002 以及反应 [Fe] + [O] = (FeO) (2) lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739 得到反应(FeO)+ [C] = [Fe] + {CO} (3) lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736 结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]=0.035%,也就是说终点[C] < 0.035%时,钢水的过氧化比较严重。图1-1的统计数据也说明了这点。同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。 理论分析

1)终点 时钢水的 当终点[C]在0.02~0.04Ⅰ)有些 2)温度对氧含量的影响 200400 600800100012001400 16001800160016201640166016801700172017401760 终点温度(℃)终点氧含量(p p m )

在终点[C] = 0.025~0.04%时,终点氧含量虽然较分散,但总的趋势是随着终点温度的升高,终点氧基本呈上升趋势。 渣中(FeO+MnO )增加,终点[O]有增加趋势;

炼钢、铸锭过程中产生非金属夹杂物的原因

炼钢、铸锭过程中产生非金属夹杂物的原因 摘要:论述钢中非金属夹杂物对钢锭质圣的影响,分析了非金属夹杂物在冶炼和铸锭过程中产生的原因,提出了控制夹杂物产生的几点行之有效的措施。 关键词:非金属夹杂物冶炼浇注电弧炉精炼炉质,控制 非金属夹杂物,一般是指钢锭在冶炼和浇注过程中产生或混人的非金属相,都是一些金属元素(Fe、Mn、Al等)及51与非金属元素(0、S、N、P、C 等)结合而生成的氧化物和硫化物(如Feo、Si02、Mno、A12O3、MnS、MnC)等。非金属夹杂物按来源分为内生夹杂物和外来夹杂物。内生夹杂物是钢内部发生的反应产物或者因为温度降低而形成夹杂析出。外来夹杂物是由炉料带人,耐火材料及炉渣混人的颗粒。内生夹杂物可以以外来夹杂物为核心聚集到后者的颗粒上。外来夹杂物也可能与钢液反应被还原。钢中如果有非金属夹杂物的存在,即使在钢中含量极少(通常是小于万分之一)也会给钢的质量带来极为有害的影响。从2002年1~7月份重点产品的投料统计情况看,锻钢支承辊共生产68支,经探伤发现其中2支因有密集夹杂物缺陷而报废,有4支因有夹杂物等缺陷造成锻造裂纹。电站锻件钢共生产41支,经探伤发现其中4支有严重的条状缺陷,缺陷性质为夹杂物。半钢辊钢共生产27支,其中14支因夹杂物造成不同程度的裂纹。可见夹杂物对钢锭质量造成的经济损失是非常巨大的。 1 冶炼过程中产生非金属夹杂物的原因 造渣材料碱性电弧炉常用的造渣材料采用石灰、萤石。石灰,主要成份为CaO,其含量不应小于85%,SiO2含量不大于2%,硫含量应小于0.15%。石灰易吸收水分而变成粉末,所以,造渣时要使用刚烧好的、烧透的石灰,或对石灰进行预热后再使用,这样能防止石灰给钢液带人过多的水分,否则就会使钢液氢含量增加,影响钢的质量,严重时会使钢报废。萤石,主要成份为CaF2,含量为85%、95%, SiO2含量约为6%。石中若掺杂硫化物矿石,必须将这种萤石排除掉,否则会降低炉渣的脱硫能力,易造成硫化物(MnS)夹杂。 铁合金在冶炼时,如果使用烘烤时间短、烘烤温度低、甚至根本未经烘烤的铁合金材料,势必会增加外来夹杂物和气体带人钢液中的机会。经过烘烤的铁合金上到炉台,在寒冷的冬季,露天摆放的铁合金会很快凉下来,将这些凉的铁合金

实验五 非金属夹杂物的分析与评定

实验五 非金属夹杂物的分析与评定 (验证性) 一、实验目的及要求 1.掌握钢中非金属夹杂物的分类与形态特征。 2.掌握使用标准评定钢中非金属夹杂物的级别。 二、实验原理 钢铁中的非金属夹杂物的出现是不可避免。钢中非金属夹杂物的金相检验主要包括夹杂物类型的定性和定量评级。夹杂物的检验评定可按照GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微评定方法》执行。 1、检验钢中的非金属夹杂物的必要性 因为非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性、均匀性,易引起应力集中,造成机械性能下降,导致材料的早期破坏,其影响程度主要取决于夹杂物的形状、大小、分布和聚集状态。 钢中夹杂物的检验一般在出厂前钢厂检验或者收货单位验收时检验。 2、钢中非金属夹杂物的来源 a)内在的:包括①铁矿石②钢厂在冶炼时,用Si、Al脱氧造成,反应式: 3FeO + 2Al → 3Fe + Al2O3 2FeO + Si → 2Fe + SiO2 b)外来的:浇铸过程卷入的耐火材料、炉渣等。 3、制样要求 a、取样时沿轧制方向,磨制纵向截面观察夹杂物大小、形状、数量,横向截面观察夹杂物从边缘到中心的分布。试样表面无划痕、无锈蚀点、无扰乱层。 b、淬火以提高试样的硬度,保留夹杂物的外形。 c、试样表面不浸蚀。 4、非金属夹杂物的分类 a、氧化物:FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3; b、硫化物:FeS、Mn S及其共晶体; c、硅酸盐:2FeO·SiO2、2MnO·SiO2; d、氮化物:TiN、VN; e、稀土夹杂物 5、非金属夹杂物的金相鉴别方法

主要是指利用光学显微镜中的明场、暗场和偏振光灯照明条件下夹杂物的光学反映差异,以及在标准试剂中腐蚀后,夹杂物发生化学反应而出现色差及侵蚀程度的不同来区分鉴别。 a明场:检验夹杂物的数量、大小、形状、分布、抛光性和色彩。不透明夹杂物呈浅灰色或其他颜色,透明的夹杂物颜色较暗。 b暗场:检验夹杂物的透明度、色彩。透明夹杂物发亮,不透明夹杂物呈暗黑色、有时有亮边。 c偏光:检验夹杂物的各向同性和各向异性,色彩、黑十字现象。 金相法鉴定夹杂物的优点是简单直观,易与钢材的质量联系起来;缺点是不能确定夹杂物的成分和晶体结构。 6、非金属夹杂物的特征 具体形貌如图: a)硫化物主要有硫化铁(FeS)和硫化锰(MnS),以及它们的共晶体等。在钢材中,硫化物常沿钢材伸长方向被拉长呈长条状或者纺锤形,塑韧性较好。在明场下,硫化铁呈淡黄色,硫化锰呈灰蓝色,而两者的共晶体为灰黄色;在暗场下一般不透明但有明显的界限,硫化锰稍呈灰绿色;在正交偏光下都不透明,转动载物台一周,硫化铁有四次明亮、四次消光,呈各向异性,硫化锰及其共晶体都为各向同性。图3-2-20,3-2-21,3-2-23,3-2-27 b)氧化物常见氧化物有氧化亚铁(FeO)、氧化亚锰(MnO)、氧化铬(Cr2O3)、氧化铝(Al2O3)等。压力加工后,它们往往沿钢材延伸方向呈不规则的点状或细小碎块状聚集成带状分布。在明场下,它们大多呈灰色;在暗场下,FeO不透明,沿边界有薄薄的亮带;MnO透明呈绿宝石色;Cr2O3不透明,有很薄一层绿色;Al2O3透明,呈亮黄色。在偏光下,FeO、MnO呈各向同性,Cr2O3、Al2O3呈各异性。二氧化硅(SiO2)也是常见的氧化物。在明场下呈球形,深灰色;在暗场下无色透明,在偏光下呈各向异性、透明,并称黑十字现象。 图3-1-1,3-1-4,3-1-7,3-1-8,3-1-10,3-1-11,3-1-16,3-1-17,3-1-183-1-19,3-1-20,3-1-36,3-1-34 c)硅酸盐夹杂物来源于炼钢时加入Si-Ca脱氧剂或者与耐火砖发生作用。常见的硅酸盐夹杂物有铁橄榄石(2FeO·SiO2)、锰橄榄石 (2MnO·SiO2)、复合铁锰硅酸盐(nFe·mMnO·pSiO2)以及硅酸铝(3Al2O3·2SiO2)等。在明场下均呈暗灰色,带有环状反光和中心两点;在暗场下,一般均透明,并带有不同的色彩;在偏光下,除多数铁

钢夹杂物危害及应对措施

钢夹杂物危害及应对措施 一、前言 钢铁业是几乎所有重工业的基础与支柱,在国民经济中的重要性不言而喻。钢铁材料是人类社会最主要使用的结构材料,也是产量最大应用最广泛的功能材料,在经济发展中发挥着举足轻重的作用。钢铁材料是人类社会的基础材料,是社会文明的标志。从纪元年代前后,世界主要文明地区陆续进入铁器时代以后,钢铁材料在人类生产、生活、战争中起到了举足轻重的作用。一直到今天,钢铁材料的这种作用不但没有减弱,而是在不断增强。房屋建筑、交通运输、能源生产、机器制造等都是立足于钢铁材料的应用基础之上;钢铁材料是诸多工业领域中的必选材料,既是许多领域不可替代的结构材料,也是产量最大覆盖而极广的功能材料。钢铁工业长期以来是世界各国国民经济的基础产业,在国民经济中具有重要的地位,钢铁工业发展水平如何历来是一个国家综合国力的重要指标。 洁净钢是一个相对概念,一般认为:洁净钢指钢中五大杂质元素(S 、P 、H 、N 、O) 含量较低,且对夹杂物(主要指氧化物和硫化物) 进行严格控制的钢种, 主要包括:钢中总氧含量低,夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀,脆性夹杂物少及其合适的夹杂物形态。钢的纯净化技术是生产高性能、高质量产品的基础,代表钢铁冶金企业的技术装备水平。20 世纪80 年代以来,钢的洁净度不断提高。日本2000年批量生产的洁净钢中,有害元素(P、S、N、O、H) 总量可达0.005 %,中国宝钢可达0.008 %,国内外钢厂生产洁净钢水平见表1 表1 国内外一些钢厂生产的洁净钢水平单位: ×10 - 6

随着现代科技的进步和现代工业的发展对钢的质量要求越来越高,钢中夹杂物(主要是氧化物夹杂)严重影响钢材质量,随着洁净钢和纯净钢概念的提出,更是对钢中夹杂物的控制提出苛刻的要求。钢中夹杂物能降低钢的塑性,韧性和疲劳寿命,使钢的加工性能变坏,对钢材表面光洁度和焊接性能有直接影响。 钢中的夹杂物对于钢材性能影响很大例如钢中夹杂物可导致汽车和电气产品用薄钢板的表面缺陷、DI罐用薄钢板裂纹、管线钢氢致裂纹、轮胎子午线加工过程断线、轴承钢疲劳性能恶化,同时钢中非金属夹杂物对于钢板抗撕裂性能和低温冲击韧性也有不利影响。随着钢铁工业的不断发展,对钢的性能及其化学成分、组织均匀性的要求越来越高。钢铁产品将按着钢液洁净度高、成分控制精度高和产品性能稳定性能高的方向发展,其中洁净度钢的生产是2l世纪钢铁企业面临的重大课题。 二、钢中夹杂物的分类 分类方法很多,但常见的有以下四种: 1.按来源分类,可分为两类: (1)外来夹杂物:耐火材料、熔渣或两者的反应产物混入钢中并残留在钢中的颗粒夹杂称为外来夹杂。包括从炉衬或包衬、或从汤道砖、中包绝热板、保护渣进入钢水中的夹杂物(有人还将钢水二次氧化生成的夹杂物包括在内)。这类夹杂颗粒较大,易于上浮,但在钢中,它们的出现带着偶然性且不规则。 (2)内生夹杂物:在冶炼、浇注和凝固过程中,钢液、固体钢内进行着各种化学反应,对于在冶炼过程中所形成的化合物、脱氧时产生的脱氧产物、或在钢水凝固过程产生的化合物,当这些化合物来不及从钢水中彻底排出而残存在钢中者,叫做内在的非金属夹杂物。内生夹杂物形成的时间可分为四个阶段: ①一次夹杂:钢液脱氧反应时生成的脱氧产物; ②二次夹杂:在出钢和浇注过程中温度下降平衡移动时生成的夹杂物; ③三次夹杂:凝固过程中生成的夹杂; ④四次夹杂:固态相变时因溶解度变化生成的夹杂。 一般说来外来夹杂物颗粒较大,在钢中比较集中,而内生夹杂物则与此相反。从组成来看,内生夹杂物可以是简单组成,也可以是复杂组成;可以是单

钢中夹杂物浅析

钢中夹杂物浅析 1. 钢中夹杂物的分类 1.1 根据钢中非金属夹杂物的来源分类 (1)内生夹杂物钢在冶炼过程中,脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物,若在钢液凝固前未浮出,将留在钢中。溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时,由于溶解度的降低,与其他元素结合以化合物形式从液相或固溶体中析出,最后留在钢锭中,它是金属在熔炼过程中,各种物理化学变化而形成的夹杂物。内生夹杂物分布比较均匀,颗粒也较小,正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分布情况,但一般来说是不可避免的。 (2)外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁剥落的耐火材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,形成熔渣而滞留在金属中,其中也包括加入的熔剂。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。 1.2 根据夹杂物的形态和分布,标准图谱分为A、B、C、D和DS五大类。 这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态: (1)A类(硫化物类):具有高的延展性,有较宽范围形态比(长度/宽度)的单个灰色夹杂物,一般端部呈圆角; (2)B类(氧化铝类):大多数没有变形,带角的,形态比小(一般<3),黑色或带蓝色的颗粒,沿轧制方向排成一行(至少有3个颗粒); (3)C类(硅酸盐类):具有高的延展性,有较宽范围形态比(一般>3)的单个呈黑色或深灰色夹杂物,一般端部呈锐角; (4)D类(球状氧化物类):不变形,带角或圆形的,形态比小(一般<3),黑色或带蓝色的,无规则分布的颗粒; (5)DS 类(单颗粒球状类):圆形或近似圆形,直径>13μm的单颗粒夹杂物。 2. 钢中夹杂物主要类型及特征 2.1 硫化物

DIN 50602 钢中非金属夹杂物评级方法(1)

n -D o w n l o a d -B e u t h -L G A T r a i n i n g & C o n s u l t i n g G m b H P a t e n t e u n d N o r m e n -K d N r .6937382-L f N r .3263428001-2006-07-07 11:40

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钢中夹杂物的类型及控制技术发展

钢中夹杂物的类型及控制技术发展 XX (河北联合大学冶金与能源学院,唐山,063009) 摘要:综合论述了钢中非金属夹杂物的按化学成分、形态、粒度、来源的分类以及控制夹杂物含量时所采用的气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙、电磁净化-钢包电磁搅拌、中间包离心分离和结晶器电磁制动、过滤器技术、超声处理技术和渣洗技术,并针对钢中夹杂物的控制技术的优、缺点进行了简要的归纳。随着氧化物冶金工艺纯净钢产品的开发,夹杂物去除技术的不断进步,非金属夹杂物的控制技术仍面临着新任务。 关键词:非金属夹杂物;夹杂物类型;控制技术 Types and Progress on Technique for Removel of inclusions in steel XX (College of Metallurgy and Energy Hebei United University, Tangshan 063009) Abstract:The behavior of inclusions in molten steel includes physical processes such as nucleation, growth, polymerization and transmission. The removal of inclusions can be seen as the result of transmission, which involves inclusion growth, floating and separating. The key progress on technique for removal of inclusions in steel is gas stirring-ladle argon blowing, gas shielding weir and dam in tundish, electromagnetic cleaning-ladle electromagnetic stirring, tundish centrifugal separating and mold electromagnetic braking, slag washing, ultrasonic technique ,and filter technique. Key words:non-metallic inclusions Typesof inclusions, Technique for Removel of inclusions 1引言 钢中非金属夹杂物是指钢中不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐或氮化物。它们是钢在冶炼过程中加入脱氧剂而形成的氧化物、硅酸盐和钢在凝固过程中由于某些元素溶解度下降而形成的硫化

钢中夹杂物含量评定的标准试验方法

ASTM E45-2013 钢中夹杂物含量评定的标准试验方法 Standard Test Methods for Determining the Inclusion Content of Steel ①本标准的固定编号为E45;其后面的数字表示最初釆用或最后修订的年份。括号里的数字表示此标准 的最后重新批准时间。上标希腊字母(ε)表示最后一次修订或复审后的编辑修改。 本标准已经美国国防部认可采用。 1. 范围 1.1 本标准的试验方法为测定锻钢中非金属夹杂物含量的方法。宏观试验法包括低倍腐蚀、断口、台阶和磁粉法。显微试验法通常包括5 种检测。依据夹杂物形状而不以化学特点,显微法将夹杂物划分为不同类型。这里主要讨论了金相照相技术,它允许形状类似的夹杂物之间略有不同。这些方法在主要用来评定夹杂物的同时,某些方法也可以评估诸如碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物和金属间化合物的组成。除了钢以外,其它合金在有些情况下也可以应用这些方法的一种或多种。根据这些方法在钢中的应用情况,将分别给予介绍。 1.2 本标准介绍了依据显微试验方法A 和方法D,使用JK 评级图评定夹杂物的程序。 1.3 按照钢的类型和性能要求,可以采用宏观法或显微法,也可以将二者结合起来,以得到最佳结果。 1.4 这些试验方法仅仅为推荐方法,对任何级别的钢而言,这些方法都应不能作为合格与否的判据。

1.5 该标准以国际单位制规定的单位为标准单位,圆括号里的内容为转化的近似值。 1.6 本标准未注明与安全相关的事项,如果有的话,也只涉及本标准的使用。标准使用者应建立适当的安全和健康操作规程,并且在使用标准前应确定其适用性。 2. 引用文件 2.1 ASTM 标准: ② E3 制备金相试样指南 E7 金相显微检测相关术语 ①本试验方法由ASTM 的E04《金相》委员会管辖,并由E04.09《夹杂物》分委员会直接负责。 现版本于2013 年5 月1 日批准,2013 年5 月出版。原版本在1942 年批准。前一个最新版是2011 年批准 的E45-11a。DOI: 10.1520/E0045-13。 ②对于ASTM 的参考标准,可登陆ASTM 网站,https://www.360docs.net/doc/1118622530.html, 或联系service@https://www.360docs.net/doc/1118622530.html, 的ASTM 客户服务 部。ASTM 标准年报资料,参见ASTM 网站的本标准的文件概要页。 ASTM E45-2013 钢中夹杂物含量评定的标准试验方法 2 E381 钢棒,钢坯,钢锭和锻件的宏观试验法 E709 磁粉检测指南 E768 自动测定钢中夹杂物的试样的制备和评定操作规程 E1245 用自动图像分析法确定金属中夹杂物或第二相含量的操作规程 E1444 磁粉探伤法的操作规程 E1951 十字线和光学显微镜放大倍率的校准指南

钢中常见的元素、夹杂物对钢性能的作用及影响

钢中常见的元素、夹杂物对钢性能的作用及影响 常见元素主要有C、Si、Mn、P、S、N、H、O及其他非金属夹杂物。 碳(C): 是对钢的性能影响最大的基本元素。不同的碳含量依据钢中杂质元素含量和轧后冷却条件的不同对于钢的性能影响是不同的,随着钢中碳含量的增加,碳钢在热轧状态下的硬度直线上升,塑性和韧性降低。在亚共析范围内,碳对抗拉强度的影响是,随着碳含量增加,抗拉强度不断提高,超过共析范围后,抗拉强度随碳含量的增加减缓,最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。另外,含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低,同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工(冲压、垃拔)性能变坏。 硅(Si): 硅在碳钢的含量≤0.50%。硅也是钢中的有益元素。在沸腾钢中,含硅量很低,硅是作为脱氧元素加入到钢中。在镇静钢中硅的含量一般为0.12~0.37%。硅增大了钢液的流动性,除了形成非金属夹杂外,硅溶于铁素体中。随着硅含量的提高,钢的抗拉强度提高,屈服点提高,伸长率下降,钢的面缩率和冲击韧性显著降低。 锰(Mn): 在碳钢中,锰是有益元素。锰是作为脱氧除硫的元素加入到钢中的。对于镇静钢来说,锰可以提高硅和铝的脱氧效果,可以同硫形成硫化锰,相当程度上降低硫在钢中的危害。锰对碳钢的力学性能有良好的影响,它能提高钢热轧后的硬度和强度,原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。因此,精炼过程中要按照技术要求严格稳定控制各炉次的锰含量。 磷(P): 一般来说,磷是钢中的有害元素。它来源于矿石和生铁等炼钢原料。磷能提高钢的强度,但使塑性和韧性降低,特别是使钢的脆性转折温度急剧上升,即提高钢的冷脆性(低温变脆)。由于磷的有害影响,同时考虑到磷有较大的偏析,因而对其含量要严格的控制。但是在含碳量比较低的钢种中,磷的冷脆危害比较小。在这种情况下,可以用磷来提高钢的强度,如鞍钢生产的高强度IF钢就需要加入磷。另外,在适当的情况下,还利用磷的其他一些有益作用,如增加钢的抗大气腐蚀能力,如集装箱用钢;提高磁性,如电工硅钢;改善钢材的易切削加工性,减少热轧薄板的粘结等。 硫(S): 一般来说,硫是有害元素,他主要来自于炼铁、炼钢时加入的原材料和燃烧产物,二氧化硫。硫最大的为危害是引起钢在热加工时开裂,即产生所谓的热脆。硫能提高钢材的切削加工性,这是硫的有益作用。 氮(N): 钢中的氮来自炉料,同时,在冶炼、浇铸时钢液也会从炉气和大气中吸收氮。氮引起碳钢的淬火时效和形变时效,从而对碳钢的性能发生显著的影响。由于氮的时效作用,钢的硬度、强度固然提高,但是塑性和韧性降低,特别是在形变时效的情况下,塑性和韧性的降低比较显著。因此,对于普通低合金钢来说,时效现象是有害的,因而氮是有害元素。但对于一些细晶粒钢以及含钒、铌钢,由于氮化物的强化细化晶粒作用,氮成为有益元素。另外,作为合金元素,氮在不锈耐酸钢中得到应用,此外,氮化处理方法能使机器零件获得极好的综合力学性能,从而使零件的使用寿命延长。 氢(H):

《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》编制说明

《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和 分类的方法》编制说明 (送审稿) 一、任务来源 随着我国钢铁行业的发展,夹杂物的检测分析日益受到技术人员的重视,目前利用光学显微镜对夹杂物进行评定和分类已不能满足高性能钢铁产品质量控制的要求,对于尺寸较小(如2μm以下)的夹杂物,光学显微镜难以辨认,且光学显微镜不能给出夹杂物的化学组成信息,然而利用扫描电镜则可对钢中夹杂物进行形态、尺寸和成分的完整分析,为此有必要引进国外利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的先进标准,以满足国内钢铁产品夹杂物检测的发展要求。 目前国外标准有ASTM E45《钢中夹杂物含量的测定方法》和ASTM E1122《利用图像分析仪进行夹杂物评级的方法》,国内标准有GB/T 18876.2-2006《应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法—第2部分:钢中夹杂物级别的图像分析与体视学测定》,这些标准提供了夹杂物的金相评定方法,而ASTM E2142-2008《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》提供了夹杂物的扫描电镜评定方法,涵盖了夹杂物的化学组成信息,可得到更准确的夹杂物分类评级结果。 根据全国钢标准化技术委员会钢标委“2011年第二批国家标准制定计划项目”321号的要求,由首钢技术研究院、冶金工业信息标准研究院共同承担《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》国家标准制定工作,项目编号为:GB 20111039-T-605,并要求于2012年完成。

以首钢技术研究院、冶金工业信息标准研究院为主要起草单位的《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》项目组,根据近年来国内钢铁产品夹杂物检测分析的实际情况、用户反馈意见以及会议讨论意见,形成了标准的送审讨论稿。 二、标准主要制定内容 1、修改采用国际ASTM标准E2142–2008 ―Standard Test Methods for Rating and Classifying Inclusions in Steel Using the Scanning Electron Microscope‖。 主要技术内容:介绍了利用扫描电镜(SEM)对钢中夹杂物进行尺寸分布、化学分类及评级的程序。描述了2种方法,方法1主要依据化学组成、形态及宽度对夹杂物进行自动分类和评级。方法2对夹杂物进行个性化的自定义分析,如体积分数、数量分数等。 2、根据我国工业的特殊需要,本标准在采用E2142–2008时进行了如下修改: a)在第1章―范围‖内修改1.2条,为突出扫描电镜的化学分类优势,删掉原方法1,只采用原方法2和方法3,并在新标准中重命名为方法1和方法2; 并增加了适用范围,方法1是扫描电镜分类法,依据化学组成、形态和宽 度分类评级,适用于压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材中的2μm以 上非金属夹杂物的显微评定。方法2用来确定某类夹杂物的具体细节,如 体积分数、数量分数等体视学参数,适用于各种铸坯或钢材中所有尺寸 (包括2μm以下)夹杂物的统计分类。删除了文中的相关章节,如原文 第12章。 b)引用文件用相应的国家标准代替:E1122用GB/T 18876.2-2006代替,E1245用GB/T 18876.1-2002代替,E45用GB/T10561-2005代替,E768用

钢中非金属夹杂物的检测

钢中非金属夹杂物的检测 一.概述 非金属夹杂物是钢中不可避免的杂质,它的存在使金属基体的均匀连续性受到破坏。非金属夹杂在钢中的形态、含量和分布情况都不同程度地影响着各种性能,诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。因此,非金属夹杂物的测定与评定引起人们的普遍重视。夹杂物的含量和分布状况等往往被认为是评定钢的冶金质量的一个重要指标,并被列为优质钢和高级钢的常规项目之一。 钢中非金属夹杂物按其来源和大小,大体可分为两大类: 1.显微夹杂物或称内在夹杂物,这类夹杂物是钢冶炼和凝固过程中,由于一系列物理和化学反应所生成。例如,在冶炼过程中,由于加入脱氧剂而形成氧化物和硅酸盐等。这些夹杂物来不及完全上浮进入钢渣,而残留在钢液中,即为内在夹杂。 如:Al、Fe-si等脱氧剂可以形成下列夹杂: 3FeO+2Al 3Fe+ Al2O3 2FeO+ Si SiO2+2Fe nFeO+mSiO2 nFeO·mSiO2 nAl2O3+mSiO2 nAl2O3·mSiO2 另外,钢在凝固冷却过程中,S、N等元素,由于溶解度的降低而生成硫化物、氮化物等也将残留在钢中。 2.宏观夹杂物或称外来夹杂物,这类夹杂物是在钢的冶炼或浇

铸过程中,由于耐火材料等外来物混入造成。其特点是大而无固定形状。 就对钢而言,宏观夹杂物的危害更大。 夹杂物的检验方法也有宏观检验法和显微检验法两种。 非金属夹杂物的显微检验法是指借助于金相显微镜在规定的实验条件下,检验金相试样中非金属夹杂物的方法。该法的主要优点是可以确定夹杂物的类型、分布、数量和大小,可以发现极细小的夹杂物。但是,由于受试样尺寸及取样位置、数量的限制。所以显微检验法的评定结果在很大程度上存在偶然性。往往会过分夸大细小夹杂物的重要性而将那些试样以外或检验面以外的较大夹杂物遗漏,所以,显微检验法总是与宏观检验法相辅相成、互相补充的。如果非金属夹杂物的宏观检验对优质钢来说是必不可少的检验项目之一,那么显微检验法则是特殊用途钢(如轴承钢、重要用途的合金结构钢等)广泛采用的检验方法。 二.显微夹杂物的分类 钢中非金属夹杂物的种类很多,应将性质相似、形态相似对钢的性能影响作用相似的各种夹杂物划分类别。从检验方便考虑,分类方法力求简单、明了、科学。 非金属夹杂物除按来源可分为内在夹杂物如外来夹杂物外,尚可按化学成分分类,分为氧化物、硫化物和氮化物等,而氧化物又可分为简单氧化物,复杂氧化物和硅酸盐(见下图)

钢中非金属夹杂物特征

钢中非金属夹杂物特征 钢中氧和硫分别以氧化物和硫化物夹杂形式存在,很早以前就发现,钢的洁净度取决于上述氧化物和硫化物夹杂,这些夹杂物的尺寸、形状、物理性质、出现频率对钢的质量有很大的影响。 钢中常见的内在夹杂物有脆性夹杂物(氧化物及脆性硅酸盐)塑性夹杂物(硫化物及塑性硅酸盐)、点状不变形夹杂物和氮化物等。 一、氧化物: 1.氧化铝夹杂物:Al2O3(脆性) 这种夹杂物热加工后不变形、而是沿加工方向分布成短线状颗粒带,在明场下呈灰色。过多的Al2O3会使钢的疲劳强度和其他力学性能下降。 2.SiO2夹杂物 除了氧化铝夹杂物外,在钢中还有硅脱氧产物SiO2,也称石英。 二、硫化物:FeS、MnS(塑性) 这类属于塑性夹杂物,具有很高的塑性,热加工后沿加工方向延伸成条状分布,在明场下呈灰色。 三、氮化物: 在含钛、锆、钒的合金中,钛、锆和钒容易和氮结合成稳定的氮化物夹杂,氮化物热加工中不变形,多呈方形、长方形,在明场下有淡黄和金黄色彩。四、点状不变形夹杂物: 铬轴承钢中的点状不变形夹杂物主要由镁尖晶石和含钙的铝酸盐所构成,此外还有含铝、钙、锰的硅酸盐,点状不变形夹杂物加工后仍不变形,仍保持较规则的图形。 五、硅酸盐: 硅酸盐是金属氧化和硅酸根的化合物,是钢中常见的夹杂物,在使用硅锰、硅铁合金脱氧时,形成可变形的硅酸盐,最常见的硅酸盐是硅酸亚铁和硅酸亚锰。 钢中常见的硅酸盐有硅酸亚铁(2FeO.SiO2)、硅酸亚锰(2MnO.SiO2),硅酸盐分脆性硅酸盐和塑性硅酸盐。脆性硅酸盐热加工后沿加工方向成为短线状颗粒带,类似氧化物,塑性硅酸盐热加工后沿加工方向延伸成条状。但硅酸盐一

GB10561-89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解

GB10561-89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解 钟传珍潘淑红 (大连钢厂中心试脸室116031) 非金属夹杂物是钢中不可避免的夹杂,它的存在使金属基体的连续性受到破坏,非金属夹杂物在钢中的形态、含量和分布都不同程度地影响了钢的各种性能,诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。因此,正确测定与评价钢中非金属夹杂物是提高钢材质量不可忽视的环节。 测量非金属夹杂物的方法虽已标准化,但长期以来我国-直没有相应的国家标准。1989年由于新标准GB/T10561-1989取代YB25-77而使非金属夹杂物的评定更趋详细和全面。为了更好地执行和掌握新标准的评级原则,保证新旧标准的衔接,在实际检验工作中,我们针对具体试样加深对新标准的学习与理解,现将GB/T10561-1989所需检验的氧化物、硫化物、硅酸盐及点状不变形夹杂物的有关问题分述如下。 1 钢中非金属夹杂物的分类 钢中非金属夹杂物种类很多,按其来源和大小大体分为两大类: 1)显微夹杂物或称内在夹杂物,这类夹杂物是钢在冶炼或凝固过程中,由-系列物理和化学反应所生成。例如,在冶炼的过程中,由于脱氧剂的加入,而形成氧化物和硅酸盐等,这些夹杂物来不及完全上浮进入钢渣而残留于钢液中,即为内在夹杂物。 2)宏观夹杂物或称外来夹杂物,这类夹杂物是在钢的冶炼或浇注过程中,由于耐火材料的混入造成的,其特点是大而无固定形状。其次,非金属夹杂物还可按化学成分分类,分为氧化物、硫化物和氮化物,而氧化物又可分为简单氧化物,复杂氧化物和硅酸盐详见图1。 图1 2 非金属夹杂物的测定 2.1 A类夹杂物和C类夹杂物 标准YB25-77其检验项目只有脆性夹杂物和塑性夹杂物之分,对检验中出现的硅酸盐夹杂物按塑性变形能力和形态确定其归属。新标准GB10561-89则不仅有硫化物(A类夹杂物)评级图片,而且明确制定了塑性硅酸盐,C类夹杂物(粗系和细系)的评级图片。硫化物和硅酸盐有其相似的地方,往往容易混淆。A类夹杂物(硫化物)具有良好塑性,在加工方向被拉长,在明场中反光能力较强,

连铸钢中的夹杂物

《山东冶金》 2005年第1期 连铸钢中的夹杂物 张立峰1,王新华2 (1 Department Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois at Urbana Champaign; 2 北京科技大学 冶金与生态工程学院,北京 100083) 摘 要:首先论述了连铸过程中夹杂物的来源,包括内生与外来夹杂,着重于二次氧化产物、卷渣、内衬侵蚀以及在内衬耐火材料上的夹杂物聚集;其次,论述了由夹杂物导致产品的各类缺陷,总结了目前评估钢洁净度的“技术状况”,讨论了多种直接和间接的方法。最后论述了在中间包和连铸机方面改善钢的洁净度的操作实践。 关键词:夹杂物;缺陷;板坯连铸机;工厂测试;检测方法 中图分类号:TG143.1+3文献标识码:A文章编号:1004-4620(2005)01-0001-05(接2004年第6期第5页) 夹杂物在内衬耐火材料表面上的聚集最明显的例子就是浇铸过程中的水口堵塞。 图17 气泡表面的点簇状夹杂物 图18 接触角、半径和压力对钢水中两个固体颗粒浸润力的影响 0.3m深钢液+1atm 1.0m深钢液+1atm 1.875m深钢液+1atm 图19 RH精炼加Al后3min和18min时 钢水中的夹杂物比较

2.4 钢液流动和凝固对夹杂物的影响 钢液流动、热传递与凝固均对连铸坯中夹杂物的分布有影响。对夹杂物的捕捉形成,一个应用较为普遍的指数是凝固前沿的临界生长速度,夹杂物捕捉有以下影响因素:夹杂物形状、密度、表面能、热传导性、冷却速率(凝固速率)以及凝固前沿的凸起条件。有文献称捕捉受拉应力和界面力(范德华力)控制。凝固速率越快,捕捉的可能性就越大。随着凝固时间的延长、偏析的减少和凝固前沿凸起度减小,捕捉的可能性降低。树枝晶间的空间大小对夹杂物捕捉有很大影响,与夹杂物的冲入、卷进和捕捉现象相关联。图20表示二次枝晶臂间距随时间和至ESR 铸锭表面距离的变化情况。当尺寸小于枝晶间距的颗粒接触凝固前沿时容易被捕捉。 图20 1800mm ESR 铸锭二次枝晶臂间距 3 钢材缺陷 连铸生产过程中与夹杂物有关的缺陷包括以下几种。 3.1 易拉罐飞边裂纹 低碳铝镇静钢易拉罐用钢如果冲压性能不好容易造成边部裂纹,同样轴和轴承存在疲劳寿命问题。在易拉罐制造加工过程中(冲压)造成飞边裂纹的夹杂物典型尺寸为50~150μm ,成分为CaO-Al 2O 3(图21a )。这些夹杂物的主要来源是连铸中间包覆盖渣,在换钢包时卷入钢液。这类夹杂物的成分和低碳铝镇静钢连铸板坯中其他夹杂物的比较见图21b 。 图21 夹杂物造成的飞边裂纹 (a) 夹杂物形态和成分(夹杂物A 和B :CaO 15%~30%, Al 2O 365%~85%, SiO 2<3.6%, MgO< 1.0%, Na 2O2%~8%); (b)连铸板坯分离出的夹杂物相图关系(夹杂物类型出现的比率: 类型A (Ca-Al-Si-(Na)-O):25%;类型B(Ca-Al-Si-(Na)-O):10%; 类型C (Ca-Al-(Na)-O):26%;类型D( Si-Ti-Ca-Al-Mn-O):32%;类型E (Si-O):8%) Byrne 和Cramb 认为,在这种缺陷中有两种类型的外来夹杂物。第一种含有较高的

钢中非金属夹杂物的分类

钢中非金属夹杂物的分类 (一) 夹杂物的来源 钢中非金属夹杂物按其形成原因可分为两类:即内生夹杂物和外来夹杂物。 内生夹杂物的来源主要有以下几个方面: (1) 脱氧剂及合金添加剂和钢中元素化学反应的产物,在钢液凝固前未浮出而残留在钢中。 (2) 出钢、浇注过程中钢水与大气接触,钢水中易氧化、氮化元素的二次氧化、氮化产物。 (3) 出钢至铸锭过程中,随钢水温度的下降,造成氧、硫、氮等元素及化合物溶解度的降低,因而产生或析出各种夹杂物。 一般的讲,内生夹杂物较为细小,合适的工艺措施可减少其含量,控制其大小和分布,但不可能完全消除。 外来夹杂物的主要来源有二个途径: (1) 冶炼、出钢及浇注过程中,钢水、炉渣及耐火材料相互作用而被卷入的耐火材料或炉渣等。 (2) 与原材料同时进入炉中的非金属夹杂物。 这类夹杂物一般较粗大,只要工艺、操作适当是可以减少和避免的。钢中常规检验遇到的夹杂物多数是内生夹杂物。 (二) 夹杂物的分类 1. 按夹杂物的化学组成分类 通常根据夹杂物的化学组成可分为简单氧化物(如AlO,SiO);复杂氧化物(如232

FeO?AlO,CaO?AlO);硅酸盐及硅酸盐玻璃(如2FeO?SiO);硫化物(如MnS,FeS);氮23232 化物(如TiN);复杂夹杂如硫氧化物(CeOS),氟氧化物(LaOF),氮碳化物(TiCN),硫碳22 化物(TiCS)等。 422 钢中实际存在的夹杂物与钢的成分、冶炼过程、脱氧方法等因素有关。 2. 按夹杂物的塑性及分布分类 在生产检验中又根据夹杂物的塑性及分布特性分为脆性夹杂物、塑性夹杂物、点状不变形夹杂物。 (1) 塑性夹杂物热变形时具有良好的范性,沿变形方向延伸成条带状。属于 这类的夹杂物有硫化物及含SiO量较低的铁锰硅酸盐等。 2 (2) 脆性夹杂物热加工时形状和尺寸都不变化,但可沿加工方向成串或点链 状排列。属于这类的夹杂物有AlO,CrO等。 2323 (3) 点状(或球状)不变形夹杂物铸态呈球状,热加工后形状保持不变,如SiO 及2SiO含量较高的硅酸盐等。 2 (4)半塑性夹杂物指各种复相的铝硅酸盐夹杂。基底铝硅酸盐有范性,热加工时延伸变形,但其中包含着的析出相如AlO等是脆性的,加工时保持原状或只是拉开距离。 23 除此之外,夹杂物还可根据化学稳定性的不同,分为易溶于稀酸,甚至在水中就能分解的不稳定夹杂物和在热的浓酸中才能溶解的稳定夹杂物。或按照钢的类型和成分分类等。

钢中非金属夹杂物的金相检验

钢中非金属夹杂物的金相检验碳素钢和合金钢中非金属夹杂物主要有硫化物、氧化物、硅酸盐、氮化物等。非金属夹杂物往往是工件失效的主要原因。钢中非金属夹杂物的金相检验主要包括夹杂物类型的定性和定量评级。夹杂物的检验评定可按照GB/T 10561-1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》执行。 为什么要检验钢中的非金属夹杂物? 因为非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性、均匀性,易引起应力集中,造成机械性能下降,导致材料的早期破坏,其影响程度主要取决于夹杂物的形状、大小、分布和聚集状态。 钢中夹杂物的检验一般在出厂前钢厂或者收货单位验收时检验。 钢中非金属夹杂物的来源 1、内在的:包括①铁矿石②钢厂在冶炼时,用Si、Al脱氧造成。 3FeO + 2Al →3Fe + Al2O3 2FeO + Si →2Fe + SiO2 2、外来的:浇铸过程卷入的耐火材料等。 对试样的要求 1、取样时沿轧制方向,磨制纵向截面观察夹杂物大小、形状、数量,横向截面观察夹杂物从边缘到中心的分布。试

样表面无划痕、无锈蚀点、无扰乱层。 2、淬火以提高试样的硬度,保留夹杂物的外形 3、试样表面不浸蚀。 非金属夹杂物的分类 1、氧化物:FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3; 2、硫化物:FeS、Mn S及其共晶体 3、硅酸盐:2FeO·SiO2、2MnO·SiO2; 4、氮化物:TiN、VN; 非金属夹杂物的鉴别方法 1、明场:检验夹杂物的数量、大小、形状、分布、抛光性和色彩。不透明夹杂物呈浅灰色或其他颜色,透明的夹杂物颜色较暗。 2、暗场:检验夹杂物的透明度、色彩。透明夹杂物发亮,不透明夹杂物呈暗黑色、有时有亮边。 3、偏光:检验夹杂物的各向同性和各向异性,色彩、黑十字现象。 具体形貌 主要有硫化铁(FeS)和硫化锰(MnS),以及它们的共晶体等

钢中夹杂物知识

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微镜下的基本特征。 随着现代工程技术的发展,对钢的综合性能要求也日趋严格,相应地对钢的材质要求了越来越高。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,严重影响了钢的各种性能。例如,非金属夹杂物导致应力集中,引起疲劳断裂;数量多且分布不均匀的夹杂物会明显降低钢的塑性、韧性、焊接性以及耐腐蚀性;钢中呈网状存在的硫化物会造成热脆性。因此,夹杂物的数量和分布被认定是评定钢材质量的一个重要指标,并且被列为优质钢和高级优质钢出厂的常规检测项目这一。 非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量不同,对钢性能的影响也不同。所以提高金属材料的质量,生产出洁净钢,或控制非金属夹杂物性质和要求的形态,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笺也因此变得十分重要。 1 钢中非金属夹杂物的来源分类 1.1 内生夹杂物 钢在冶炼过程中,脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物,若在钢液凝固前未浮出,将留在钢中。溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时,由于溶解度的降低,与其他元素结合以化合物形式从液相或固溶体中析出,最后留在钢锭中,它是金属在熔炼过程中,各种物理化学瓜形成的夹杂物。内生夹杂物分布比较均匀,颗粒也较小,正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分布情况,但一般来说是不可避免的。 1.2 外来夹杂物 钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁肃落的耐火材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,形成熔渣而滞留在金属中,其中也包括加入的熔剂。这类夹杂物一般的牲是外形不规则,尺寸比较大,颁也没有规律,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1,主要分为三大类。 图1 钢中非金属夹按照化学成分分类图 2.1 氧化物系夹杂 简单氧化物有FeO,Fe2O3,MnO,SiO2,Al2O3,MgO和Cu2O等。在铸钢中,当用硅铁或铝进行脱氧时,夹杂比较常见。在钢中常常以球形聚集呈颗粒状成串分布。复杂氧化物,包括尖晶石类

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