非金屬夾雜物

非金屬夾雜物是指存在于鋼中的金屬或非金屬化合物。在鋼鐵材料中一般都含有非金屬夾雜物，這些夾雜物的種類和形狀是多種多樣的，對(duì)鋼材的影響程度也不一樣。一般來說，非金屬夾雜物的存在對(duì)鋼具有以下影響：（1）破壞金屬基體的連續(xù)性，在熱處理時(shí)易引起淬火裂紋；（2）當(dāng)金屬承受載荷特別是動(dòng)載荷時(shí)，易造成應(yīng)力集中，使鋼的力學(xué)性能特別是疲勞強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致機(jī)械零件在使用過程中斷裂失效；（3）非金屬夾雜物的存在還使鋼的耐蝕性降低，并使機(jī)械加工后的表面粗糙度增加；（4）較嚴(yán)重的非金屬夾雜物在鋼經(jīng)熱加工后呈帶狀分布，從而造成力學(xué)性能的方向性；（5）夾雜物的存在還會(huì)使沖壓件的性能變化，易在夾雜物集中處開裂。所以，鋼中的非金屬夾雜物應(yīng)該被看做是一種組織缺陷。當(dāng)然，正常的夾雜物含量對(duì)鋼材的使用一般不會(huì)有什么影響，有些鋼材或零配件反而希望多含一些夾雜物，如含硫易切削鋼，大量硫化物的存在不僅改善了切削性能，還適用于自動(dòng)車加工的大批量生產(chǎn)。02非金屬夾雜物的分類

鋼中非金屬夾雜物的來源通?？梢苑譃閮深悾阂活愂峭鈦淼姆墙饘賷A雜物，即在冶煉、澆注過程中的爐渣及耐火材料剝落后進(jìn)入鋼液中形成的；另一類是內(nèi)在的非金屬夾雜物，即在冶煉及澆注過程中物理化學(xué)反應(yīng)的生成物，如氧化物、硅酸鹽、硫化物等。非金屬夾雜物可按化學(xué)成分劃分，也可按可塑性劃分。01按夾雜物的化學(xué)成分分類圖1a明視場(chǎng)觀察呈灰色圖1b

正交偏光觀察圖1c暗場(chǎng)觀察圖1復(fù)雜氧化物及硅酸鹽玻璃體1）氧化物簡(jiǎn)單氧化物，即FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2等，一般在鋼中呈顆粒狀或球狀分布。復(fù)雜氧化物包括尖晶石類氧化物和各種鈣的硅酸鹽，這些復(fù)雜氧化物的熔點(diǎn)高于鋼的冶煉溫度，并有一個(gè)相當(dāng)寬的成分變化范圍，在鋼液中呈固態(tài)存在，是多相夾雜物，如圖1中的箭頭2所示。2）硅酸鹽及硅酸鹽玻璃

這類夾雜物的化學(xué)式可用lFeO·mMnO·nAl2O3·pSiO2表示，成分較為復(fù)雜，通常呈多相狀態(tài)。由于鋼液凝固時(shí)冷卻速度較快，某些熔融態(tài)的硅酸鹽來不及結(jié)晶，致使其全部或部分呈玻璃態(tài)，如FeO·SiO2（鐵硅酸鹽）、MnO·Si2O（錳硅酸鹽）等，如圖1中的箭頭1所示。3）硫化物

圖2硫化物夾雜400X在鋼中主要以FeS、MnS或（MnFe）S等存在，一般在鋼中呈球狀任意分布，或呈桿狀、鏈狀、共晶式在樹枝間和初生晶粒的晶界處分布，也有呈塊狀、具有不規(guī)則外形、任意分布的，如圖2所示。4）氮化物

圖3氮化物及氧化物夾雜400X1-氮化物；2-氧化物；3-條狀石墨鋼中的氮化物如AlN、TiN、ZrN、VN等，其質(zhì)點(diǎn)極為細(xì)小，呈方形或多角形，如圖3所示。02按夾雜物的可塑性分類

由于鋼中夾雜物在熱壓力加工時(shí)具有不同的塑性，其變形程度各異，可分為以下幾種類型：1）塑性夾雜物

圖4硫化物夾雜400X塑性夾雜物在壓力加工時(shí)沿加工方向伸長(zhǎng)為帶狀、斷續(xù)條狀、紡錘狀等，如FeS、MnS、（Mn、Fe）S，以及含SiO2較低（40%-60%）的低熔點(diǎn)硅酸鹽等，如圖4所示。2）脆性夾雜物

圖5串連狀?yuàn)A雜物100X脆性夾雜物在壓力加工時(shí)不變形，但沿加工方向破裂成串，如Al2O3、尖晶石及釩、鈦、鋯的氧化物等，它們都屬于高熔點(diǎn)、高硬度的夾雜物，如圖5所示。3）半塑性夾雜物

半塑性夾雜物以具有可塑性的硅酸鹽或鋁酸鈣為主體，并混雜一定數(shù)量的脆性氧化物。熱加工時(shí)，因主體夾雜物變形受阻而使夾雜物形狀呈邊界不規(guī)則的不連續(xù)條狀。4）球狀（或點(diǎn)狀）不變形夾雜物

圖6球狀或點(diǎn)狀不變形夾雜物100X這類夾雜物在熱加工過程中仍保持鑄態(tài)原形而不發(fā)生變形。屬于此類夾雜物的有SiO2、含SiO2較高（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于70%）的硅酸鹽、CaO及其溶入Al2O3后形成的CaO·Al2O3和CaO·2Al2O3等，如圖6所示。5）對(duì)于非金屬夾雜物檢測(cè)可按GB/T10561《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法》進(jìn)行評(píng)定。03結(jié)束語

非金