非金屬夾雜物詳解合集
什么是非金屬夾雜？
鋼中非金屬夾雜物，如氧化物、硫化物、硅酸鹽、氮化物等一般都呈獨(dú)立相存在，主要是由煉鋼中的脫氧產(chǎn)物和鋼凝固時(shí)由于一系列物化反應(yīng)所形成的各種夾雜物組成。
非金屬夾雜的影響
非金屬夾雜物的存在，破壞了鋼基體的連續(xù)性，使鋼組織的不均勻性增大。一般來說鋼中非金屬夾雜物，對(duì)鋼的性能產(chǎn)生不良影響，如降低鋼的塑性、韌性和疲勞性能，使鋼的冷熱加工性能乃至某些物理性能變壞等。因此評(píng)定鋼中夾雜物類別、級(jí)別對(duì)保證鋼材質(zhì)量十分重要。
分類
按夾雜物的化學(xué)成分：氧化物、硫化物及氮化物。
根據(jù)夾雜物的可塑性：塑性夾雜物、脆性夾雜物、不變形夾雜物及半塑性夾雜物。
塑性夾雜物：鋼中塑性夾雜物在鋼經(jīng)受加工變形時(shí)具有良好塑性，沿著鋼的流變方向延伸成條帶狀。
脆性夾雜物：指那些不具有塑性的簡(jiǎn)單氧化物和復(fù)雜氧化物以及氮化物。
不變形夾雜物：這類夾雜物在鑄態(tài)的鋼中呈球狀，而在鋼凝固并經(jīng)形變加工后，夾雜物保持球形不變。
半塑性夾雜物：指各種多相的鋁硅酸鹽夾雜物。其中作為基底的夾雜物（鋁硅酸鹽玻璃）一般當(dāng)鋼在熱加工時(shí)具有塑性，但是在這基底上分布的析出相晶體（如Al2O3、尖晶石類氧化物）的塑性很差。鋼經(jīng)熱變形后，塑性夾雜物相（基底）隨鋼變形而延伸，但脆性的夾雜物相不變形，仍保持原來形狀，只是彼此之間的距離被拉長(zhǎng)。
按按夾雜物的來源：內(nèi)生夾雜物、外來夾雜物。
內(nèi)生夾雜物：在鋼的熔煉、凝固過程中，脫氧、脫硫產(chǎn)物，以及隨溫度下降，S、O、N等雜質(zhì)元素的溶解度下降，于是這些不溶解的雜質(zhì)元素就形成非金屬化合物在鋼中沉淀析出，最后留在鋼錠中。內(nèi)生夾雜物分布相對(duì)均勻，顆粒一般比較細(xì)小。可以通過合理的熔煉工藝來控制其數(shù)量、分布和大小等，但一般來講內(nèi)生夾雜物總是存在的。
外來夾雜物：爐襯耐火材料或爐渣等在鋼的冶煉、出鋼、澆鑄過程中進(jìn)入鋼中來不及上浮而滯留在鋼中稱為外來夾雜物。其特征是：外形不規(guī)則、尺寸比較大，偶爾在這里或在那里出現(xiàn)，正確的操作可以避免或減少鋼中外來夾雜物的入侵。
什么是鋼材純凈度？
經(jīng)過對(duì)鋼中非金屬夾雜物的類型、等級(jí)顯微檢測(cè)評(píng)定后，并通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得出一個(gè)相對(duì)宏觀的鋼材純潔度級(jí)別（或指數(shù)），即鋼材的純凈度，為較全面評(píng)價(jià)鋼材質(zhì)量提供依據(jù)。DIN 50 602標(biāo)準(zhǔn)中方法K所表達(dá)的就是一種純潔度級(jí)別。
計(jì)算1：
ISO 4967標(biāo)準(zhǔn)的附錄C給出了相關(guān)的純潔度級(jí)別Ci 的公式：
式中：
fi —— 權(quán)重因數(shù)，各夾雜物級(jí)別的權(quán)重因數(shù)如下：
ni —— i 級(jí)別的視場(chǎng)數(shù)；
S —— 試樣的總檢驗(yàn)面積，單位為每平方毫米（mm2）
計(jì)算2：數(shù)點(diǎn)法
通過在一個(gè)視場(chǎng)內(nèi)劃分一定量格子，通過檢測(cè)夾雜所占多少格來計(jì)算純潔度。該方法相對(duì)客觀，可適于圖像處理。JIS G 0555的附錄1介紹了這種方法。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了純潔度d（%）檢測(cè)下列三種夾雜物：
A類夾雜物： 加工時(shí)粘性變形（硫化物、硅酸鹽等）的夾雜物。
B類夾雜物： 夾雜物在加工方向成集團(tuán)，并不連續(xù)排列的粒狀?yuàn)A雜物（氧化鋁等）。
C類夾雜物： 不粘性變形的不規(guī)則分布（粒狀氧化物等）的夾雜物。
試樣的通常寬15mm，高20mm，即拋光面積300mm2，夾雜物檢驗(yàn)通常采用400倍的放大倍率，在顯微鏡的目鏡上，插進(jìn)有縱橫各20根格子線的玻璃板，在顯微鏡載物臺(tái)上檢查被檢面，統(tǒng)計(jì)各類夾雜物所占的格數(shù)。測(cè)量的視場(chǎng)數(shù)以60為原則，至少需30個(gè)視場(chǎng)以上。根據(jù)視場(chǎng)內(nèi)玻璃板上的總格子數(shù)，視場(chǎng)數(shù)及夾雜物所占的格數(shù)，按下式算出夾雜物所占的面積百分比，判斷該鋼的清潔度d（%）。
式中：p——在視場(chǎng)內(nèi)玻璃板上的總格子數(shù)；
f——視場(chǎng)數(shù)；
n——由f個(gè)視場(chǎng)里的所有夾雜物被占的格數(shù)。
記錄方法：
例如：dB60×400=0.08%，表示：在300 mm2試面上，在400倍下，檢測(cè)60個(gè)視場(chǎng)，B類夾雜物的含量為0.08%。
鋼中非金屬夾雜物含量顯微測(cè)定方法基本為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖法以及相應(yīng)的圖像分析法，較常用標(biāo)準(zhǔn)為：GB/T 10561、ISO 4967、JIS G 0555，其中GB/T 10561和JIS G 0555基本都源自ISO 4967，主要適用于壓縮比≥3的軋制或鍛制鋼材。本文根據(jù)ISO 4967記錄筆記。
夾雜物怎么評(píng)定？
評(píng)級(jí)分類
該標(biāo)準(zhǔn)把鋼中非金屬夾雜物分為A、B、C、D、DS等五大類，其中又把A類～D類按夾雜物粗、細(xì)（根據(jù)直徑）分為兩類評(píng)定，用字母e表示粗系的夾雜物，每類夾雜物隨含量（遞增）級(jí)別從0.5級(jí)至3級(jí)，級(jí)差為0.5級(jí)，共6個(gè)級(jí)別。
非常規(guī)類型夾雜物的評(píng)定也可通過將其形狀與上述五類夾雜物進(jìn)行比較，并注明其化學(xué)特征，例如：球狀硫化物可作為D類夾雜物評(píng)定，但在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)加注一個(gè)下標(biāo)（如Dsulf表示球狀硫化物；Dcas表示球狀硫化鈣；DRES表示球狀稀土硫化物；DDup表示球狀復(fù)相夾雜物，如硫化鈣包裹著氧化鋁）。沉淀相類如硼化物、碳化物、碳氮化合物或氮化物的評(píng)定，也可以根據(jù)它們的形態(tài)與上述五類夾雜物進(jìn)行比較，并按上述的方法表示它們的化學(xué)特征。
評(píng)定通則
試樣的拋光面面積應(yīng)約為200mm2，夾雜物檢驗(yàn)通常采用100倍的放大倍率，每個(gè)觀察視場(chǎng)的實(shí)際面積為0.50mm2。將每一個(gè)觀察的視場(chǎng)與標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖譜相對(duì)比，如果一個(gè)視場(chǎng)處于兩相鄰標(biāo)準(zhǔn)圖片之間時(shí)，應(yīng)記錄較低的一級(jí)。
對(duì)于A、B和C類夾雜物，用l1和l2分別表示兩個(gè)在或者不在一條直線上的夾雜物或串（條）狀?yuàn)A雜物的長(zhǎng)度，如果兩夾雜物之間的縱向距離d小于或等于40μm且沿軋制方向的橫向距離s（夾雜物中心之間的距離）小于或等于10μm時(shí)，則應(yīng)視為一條夾雜物或串（條）狀?yuàn)A雜物，如果一個(gè)串（條）狀?yuàn)A雜物內(nèi)夾雜物的寬度不同，則應(yīng)將該夾雜物的最大寬度視為該串（條）狀?yuàn)A雜物的寬度。
評(píng)定流程圖
檢測(cè)與結(jié)果表示
實(shí)際檢測(cè)時(shí)，根據(jù)需要選用下列A法或B法，其中A法較為常用。
A法：應(yīng)檢驗(yàn)整個(gè)拋光面。對(duì)于每一類夾雜物，按細(xì)系和粗系記下與所檢驗(yàn)面上最惡劣視場(chǎng)相符合的標(biāo)準(zhǔn)圖片的級(jí)別數(shù)。如果一個(gè)視場(chǎng)處于兩相鄰標(biāo)準(zhǔn)圖片之間時(shí)，應(yīng)記錄較低的一級(jí)。在每類夾雜物代號(hào)后再加上最惡劣視場(chǎng)的級(jí)別，用字母e表示出現(xiàn)粗系的夾雜物，s表示出現(xiàn)超尺寸夾雜物。例如：A2，B1e，C3，B2.5s，DS0.5。對(duì)于非傳統(tǒng)類型的夾雜物下標(biāo)應(yīng)注明其含義。
B法：應(yīng)檢驗(yàn)整個(gè)拋光面，最少檢驗(yàn)100個(gè)視場(chǎng)。試樣每一視場(chǎng)同標(biāo)準(zhǔn)圖片相對(duì)比，每類夾雜物按細(xì)系或粗系記下與檢驗(yàn)視場(chǎng)最符合的級(jí)別數(shù)，然后計(jì)算出每類夾雜物和每個(gè)系列夾雜物相應(yīng)的總級(jí)別數(shù)itot和平均級(jí)別數(shù)imoy。
例如：A類夾雜物
級(jí)別為0.5的視場(chǎng)數(shù)為n1；
級(jí)別為1的視場(chǎng)數(shù)為n2；
級(jí)別為1.5的視場(chǎng)數(shù)為n3；
級(jí)別為2的視場(chǎng)數(shù)為n4；
級(jí)別為2.5的視場(chǎng)數(shù)為n5；
級(jí)別為3的視場(chǎng)數(shù)為n6；
則：
式中：N為所觀察視場(chǎng)的總數(shù)。
（文章來源：材子筆記)
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