实验五 非金属夹杂物的分析与评定
非金属夹杂物的分析与评定课件
通过对石油钻杆的非金属夹杂物进行成分、形态、分布和尺寸等方面的分析，可以评估 其对钻杆的疲劳寿命和安全性的影响，为钻杆的优化设计和制造提供依据。
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轧制工艺优化
总结词
优化轧制工艺可以减少非金属夹杂物的 生成，提高产品的表面质量和机械性能。
VS
详细描述
在轧制过程中，控制好轧制温度、轧制速 度和道次变形量等参数，可以降低夹杂物 的数量。同时，采用合适的润滑剂和表面 处理技术，也能够提高产品的表面质量和 机械性能。
PART 05
非金属夹杂物的检测与表 征技术新进展
案例二：汽车齿轮的非金属夹杂物分析
总结词
汽车齿轮的非金属夹杂物对齿轮的进行成分、形态、分布 和尺寸等方面的分析，可以评估其对齿轮的强度和耐久 性的影响，为齿轮的优化设计和制造提供依据。
案例三：石油钻杆的非金属夹杂物分析
总结词
石油钻杆的非金属夹杂物对钻杆的疲劳寿命和安全性有重要影响。
分布和组成等。
该标准采用图像分析技术对非金 属夹杂物进行定量和定性分析， 为材料的质量控制和工艺优化提
供了依据。
ASTM E 1417标准适用于钢铁、 有色金属等材料的非金属夹杂物
分析，具有广泛的应用价值。
ISO 4532标准
ISO 4532标准规定了金属材料中非金属夹杂物的测定方法，包括夹杂物的尺寸、数 量、类型和分布的测定。
ONE
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非金属夹杂物的分析 与评定课件
目 录
• 非金属夹杂物的控制与改善措施 • 非金属夹杂物的检测与表征技术新进展 • 非金属夹杂物研究案例分析
PART 01
非金属夹杂物的基本概念
(完整版)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 + Al2O32FeO + Si → 2Fe + SiO2b）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。
钢中非金属夹杂实验报告
实验报告姓名：班级：冶金1401班学号： 20142019实验名称：钢中非金属夹杂物观察与分析实验实验日期： 2017.11.7实验：钢中非金属夹杂物观察与分析实验一、实验目的1.掌握钢的磨制方法。
2.了解球磨机的使用方法。
3.了解金相显微镜的原理及使用。
4.对钢中的非金属夹杂物进行分析。
二、实验原理。
A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（原生夹杂）：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（再生夹杂）：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；可以是单相的，也可以是多相的。
在铸坯凝固以及随后的冷却过程中，夹杂物不仅与钢基体保持平衡，而且夹杂物本身也不断发生改变，例如析出新的化合物以趋于稳定状态。
在轧制或热处理时，每次加热都为夹杂物和钢基体之间趋向平衡提供了条件，在室温下所观察到的夹杂物，实际上是经过了一系列复杂变化的结果。
2．按化学成分分类，一般分三类。
(1)氧化物：如FeO, Si02 , Al2O3等，有时它们各自独立存在，有时形成尖晶石(如MnO.Al203）或固溶体 (如FeO 和MnO)。
钢中非金属夹杂物及其检测法
钢中非金属夹杂物及其检测法夹杂物的评级问题：不计较其组成成分和性能以及它们可能的来源等；只注意它们的数量、形状、大小和分布情况。
一般在明视场下放大100倍时检验即可。
现在采用的方法有：瑞典Jernkontoret（简称JK）夹杂物评级图。
美国试验及材料学会（ASTM）夹杂物评级标准亦采用JK评级图。
此外还有SAE（美国汽车工程师学会）夹杂物评级图等等。
中国冶金部YB25-59规定，夹杂物的评级有甲乙两种方法。
即：长度指数和与标准级别图对比评级法。
非金属夹杂的鉴定：（一）金相法：借助金相显微镜的明场、暗场及偏振光来观察夹杂物的形状、分布、色彩及各种特征，从而对夹杂物作出定性或半定性的结论。
但金相法不能获得夹杂物的晶体结构及精确成分的数据。
1．夹杂物的形状：鉴定夹杂物首先注意的是它们的形状，从它们的形状特点上，有时可以估计出它们属于那类夹杂物，这有利于考虑下一步应采取的鉴定方法。
如：玻璃质SiO2呈球形；TiN一般呈淡黄色的四方形。
在铸态时呈球形的夹杂物很多，但这些夹杂物有的具有一定的塑性，当钢在锻轧后，它们被压延拉长，如FeO 和2FeOSiO2共晶夹杂物，铸态时为球状，锻轧后被拉成长条状。
2．夹杂物分布：夹杂物的分布情况也有一定的特点，有的夹杂物成群，有的分散。
成群的夹杂物经锻轧后，即沿锻轧方向连续成串，Al2O3夹杂就属此类。
有的夹杂物，如FeS 及FeS-FeO共晶夹杂物等。
因其熔点低，所以钢凝固时，这类夹杂物多沿晶界分布。
3．夹杂物的色彩和透明度：观察夹杂物的色彩及透明度一般应在暗场或偏振光下进行。
可分为透明和不透明两大类。
透明的还可分为透明和半透明两种。
透明的夹杂物在暗场下显得十分明亮。
如果夹杂物是透明的并有色彩，则在暗场下将呈现它们的固有色彩。
各种夹杂物都有其固有的色彩和透明度，再结合其它特征来进行判断。
如某种夹杂物，它们的分布及外形呈有棱的细小颗粒并沿轧制方向连续成群，在明场下这些夹杂物多呈深灰略带紫色，而在暗场下则为透明发亮的黄色。
实验4 非金属夹杂物的分析与评定
非金属夹杂物的特征
非金属夹杂物的特征
7、GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微 评定方法》
a、非金属夹杂物的评级方法
金相图片比较法：放大100×，视场直径为0.8㎜， 选取最严重的视场，按夹杂物的数量、大小、长度及 其分布与标准图比较。综合考虑评定时，允许评0.5 级，如：0.5级，1.5级等。
实验五 非金属夹杂物的分析与评定
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、实验仪器及材料
1．实验仪器 XJG-01型立式金相显微 镜， XJG-02立式型金相显微镜，XJG05型卧式金相显微镜，4XC型金相显微 镜 2．试验材料 非金属夹杂物试样
7、GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微 评定方法》
b、分为五个基本类型：
A类：硫化物类型 B类：氧化物类型 C类：硅酸盐类型 D类：球状氧化物类。 DS类：单颗粒球状物，指直径≥13um 每种类型按照厚度或直径不同分为粗系和细系，每个 系列由1～5级图片组成。 JK标准中规定了A、B、C、D四种类型。
b）外来的：浇铸过程卷入的耐火材料等。
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
三、实验内容及步骤
1、分析夹杂物产生原因； 2、识别钢中各种夹杂物的形态特征； 3、画出钢中各种夹杂物的形态； 4、根据标准判断非金属夹杂物试样中 夹杂物级别。
非金属夹杂物评定标准
非金属夹杂物评定标准非金属夹杂物是指在金属材料中存在的不同形状、大小和性质的非金属颗粒、气泡、夹杂物等。
这些夹杂物会对金属材料的力学性能、物理性能和化学性能产生不利影响，因此对非金属夹杂物的评定标准显得尤为重要。
本文将介绍非金属夹杂物的评定标准，以期为相关领域的从业者提供参考。
首先，对于非金属夹杂物的评定标准，我们应当明确其种类和性质。
根据国家标准《金属材料非金属夹杂物的分析方法》（GB/T 10561-2005），非金属夹杂物主要包括氧化物、硫化物、碳化物、氮化物等。
这些夹杂物在金属材料中的形态有粒状、片状、丝状等，其大小范围也相当广泛。
因此，在评定标准中应当考虑到夹杂物的种类和性质，并制定相应的检测方法和标准值。
其次，评定标准应当考虑到夹杂物对金属材料性能的影响。
非金属夹杂物的存在会导致金属材料的强度、塑性、韧性等性能下降，甚至引发金属材料的脆断、疲劳断裂等问题。
因此，在评定标准中应当明确不同种类夹杂物的允许含量和分布规定，以保证金属材料的质量和可靠性。
另外，评定标准还应当考虑到夹杂物的检测方法和技术要求。
随着科学技术的发展，夹杂物的检测方法也在不断更新和完善。
传统的金相显微镜、扫描电镜等方法已经不能满足对夹杂物的准确检测和分析，因此评定标准中应当包含现代化的检测方法和技术要求，如X射线衍射、透射电镜等，以确保对夹杂物的准确评定。
最后，评定标准还应当考虑到夹杂物的来源和控制措施。
夹杂物的来源主要包括原材料、生产工艺、设备磨损等多个环节，因此在评定标准中应当对夹杂物的来源进行分析和评定，并提出相应的控制措施和建议，以减少夹杂物对金属材料的影响。
综上所述，非金属夹杂物的评定标准应当考虑夹杂物的种类和性质、对金属材料性能的影响、检测方法和技术要求、夹杂物的来源和控制措施等多个方面，以确保对夹杂物的准确评定和有效控制。
希望本文能够为相关领域的从业者提供参考，推动非金属夹杂物评定标准的进一步完善和提高。
钢中非金属夹杂物的金相分析与鉴定
钢中非金属夹杂物的金相分析与鉴定作者：吴敏来源：《科学导报·学术》2020年第27期摘要：非金属夹杂物作为独立相存在于钢中，破坏了钢基本的连续性，使钢组织的不均匀性增大。
因此钢中非金属夹杂物的存在，对钢的性能产生强烈影响。
现代工程技术的发展对钢的强度、韧性、加工性能等要求日趋严格，所以对钢铁材质要求也越来越高。
本文通过分析钢中非金属夹杂物的来源，分布及对钢的质量的影响，对钢中非金属杂物进行分析，以供读者参考。
关键词：非金属;夹杂物;金相分析;显微鉴定一、引言当代工程技术的发展非常迅速，并且对钢的强度、韧性以及加工的性能要求逐渐增高，对刚才的质量要求也逐渐增高。
而非金属杂质作为独立的相，存在于钢材中，非金属杂质的存在导致钢的连续性遭到破坏，整体钢组织结构的不均匀性增多了，进而对于钢的性能产生了非常剧烈的影响。
而不同的非金属夹杂物的性质、形态以及尺寸等因素都不同，对于钢性能的影响也是不尽相同的。
因此为了进一步提升金属材料的质量，并且生产非金属杂物含量较少的洁净钢材，需要控制非金属的夹杂物含量，而这是冶铸过程中非常艰巨的任务，对金相的分析工作者而言也应当从鉴定和分离非金属杂质入手，提升金属材料质量。
非金属夹杂物的鉴定首先需要通过金相显微镜进行颜色、形态、大小和分布上的观察与判定，并且在暗场下整体观察夹杂物的色彩与透明度;随后在偏振光的正交情况下观察各种夹杂物的光学性质，分析夹杂物的不同类型。
同时可以依据夹杂物的分布情况和对应的数量，来评定相关的级别，判别这些非金属夹杂物对于钢材的性能的影响。
当前对于钢中的非金属夹杂物鉴定和处理的方法也是较多的，包括化学处理法、岩相法、金相法以及电子探针法和电子扫描法等。
本文依据金相法为基础，检验钢中的非金属夹杂物，对其展开深入的分析。
二、钢中非金属夹杂物的来源分类（一）内生夹杂物所谓内生夹杂物，是指在金属的熔炼过程中，经过各种物理和化学的反应，从而形成的夹杂物，这种夹杂物的分布一般来说也都是较为均匀的，有着较小的颗粒特点。
非金属夹杂物评级
在钢铁生产中，夹杂物问题一直困扰着生产者。
由于夹杂物的影响，钢材的性能指标，如韧性、焊接性、耐腐蚀性等都会受到影响。
为了解决这个问题，需要对夹杂物进行评级和分析。
本文将介绍夹杂物评级的方法和步骤，以及夹杂物对钢材性能的影响。
夹杂物评级的方法和步骤夹杂物评级的方法主要有显微观察法、化学分析法、电子探针等。
其中，显微观察法是最常用的方法之一。
该方法通过观察夹杂物的形态、大小、分布等特点，对其进行评级。
具体步骤如下：1. 样品制备：选取一定数量的样品，将其切割成一定大小的薄片。
2. 显微观察：使用显微镜观察夹杂物的形态、大小、分布等特点。
3. 评级：根据夹杂物的特点，对其进行评级。
评级结果通常分为五个等级：0、1、2、3、4。
夹杂物对钢材性能的影响夹杂物对钢材性能的影响较大，主要包括以下几个方面：1. 韧性：夹杂物会降低钢材的韧性，使其在受到冲击时容易断裂。
2. 焊接性：夹杂物会阻碍焊缝的形成，降低焊接质量，甚至导致焊接失败。
3. 耐腐蚀性：夹杂物会降低钢材的耐腐蚀性，使其容易受到腐蚀介质的侵蚀。
4. 其他性能：夹杂物还会对钢材的其他性能产生影响，如耐磨性、硬度等。
通过以上分析可以发现，夹杂物对钢材的性能有很大的影响，需要对其进行评级和分析。
在实际生产中，需要采取相应的措施，如控制原料质量、优化生产工艺等，来减少夹杂物的产生，提高钢材的质量和性能。
除了对夹杂物进行评级和分析外，还需要对其他影响钢材质量的因素进行控制和管理。
例如，可以通过控制原料质量来减少夹杂物的产生；可以通过优化生产工艺来提高钢材的质量和性能；可以通过控制生产过程中的温度、压力等参数来减少有害杂质的影响。
这些措施可以帮助生产企业提高产品质量，降低生产成本，提高市场竞争力。
总之，夹杂物评级和分析是钢铁生产中非常重要的一个环节。
通过评级和分析，可以了解夹杂物的特点和分布情况，从而采取相应的措施来减少夹杂物的产生，提高钢材的质量和性能。
在实际生产中，生产企业需要加强对夹杂物评级和分析的重视，以提高产品质量和竞争力。
钢中非金属夹杂物的金相鉴定
与色彩、夹杂物的各向同性与各向异性。
球墨铸铁中，石墨球具有多晶 结构，内部有年轮状的特点，即 石墨球内部有一个核心，从核心 向外，碳原子形成年轮状堆积。 偏光照明下，石墨球的组织有明 显的各向异性效应。
球墨铸铁 石墨的多晶体特征 偏振光
球墨铸铁 石墨
氧化硅 玻璃质球状 明场 100X 黑色中心部分有亮点 呈“同心圆”特征
氧化硅 玻璃质球状 偏振光 100X 呈“黑十字”特征
硫化物 塑性夹杂物 100X
硅酸盐 100X
氮化物 100X
2、暗场照明 暗场照明时通过目镜观察的现场基
本上是黑暗的，仅在磨痕、坑洞、夹杂 物等表面不平处，因光线漫反射有部分 可以进入物镜成象，所以可以看到一些 明亮的象映衬在黑暗的视场内。在暗场 下因为没有金属表面反射光的混淆和遮 盖，我们可以辨别夹杂物的透明度以及 透明夹杂物的固有色彩。
3、偏振光照明
从物理学知道，自然光是在垂直于传播方向的平面
内各个方向的振动都相等的光，而偏振光则是仅在垂直 于传播方向的平面一个方向振动的光或以不等振幅在各 个方向振动的光。 欲得到偏振光，必须使自然光起偏。为此需要特殊的附 件。显微镜的偏光附件共有二件，一件插在入射光线 中，称为起偏镜，它的作用是使光源发出的光线变成偏 振光；一件放在目镜前的观察光程内，称检偏振镜，用 来检查偏振光，当偏振光发出的偏振光轴与检偏镜的光 轴平行时，透过检偏镜的光最强，当两个光轴垂直正交 时，由起偏镜产生的偏振光不过检偏镜而产生消光现 象，改变两偏振镜的交角，就会使视场中光线发生明暗 的变化。
实验五 钢中非金属夹杂 物的金相鉴定
一、实验目的
1、掌握钢中非金属夹杂物的金相检验方法； 2、学习使用显微镜的暗场，偏振光照明方 法； 3、熟悉常见夹杂物的金相特征。
钢中非金属夹杂物的测定 K值评定法
钢中非金属夹杂物的测定K值评定法1范围本标准规定了钢中非金属夹杂物K法显微检验的试验方法，用以对钢中以硫化物和氧化物形式存在的非金属夹杂物的检验，用与夹杂物的含量成正比的参数值来表征钢中夹杂物水平。
参数值的计算与夹杂物的类型、大小、出现频次有关，自规定的夹杂物等级大小开始，参数值可分别按氧化物、硫化物的含量以及两类夹杂物的总含量予以计算。
本标准适用于各类优质钢，对于扁平钢材，如薄规格钢板、钢带以及锻造方向不呈直线的锻件必须考虑其特点，并对取样方式和评定达成协议。
根据供需双方协议，也可用于其他钢种。
本标准仅作为推荐性试验方法，不规定被检钢种是否合格。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
DIN50602-1985Microscopic examination of special steels using standard diagram to assess the content of non-metallic inclusionsGB/T18876.1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1部分：钢和其他金属中夹杂物或第二相含量的图像分析与体视学测定GB/T18876.2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GB/T10561钢中非金属夹杂物含量的测定方法GB/T13298金属显微组织检验方法3术语和定义GB/T30067以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1非金属夹杂物按本标准评定的非金属夹杂物分为氧化物和硫化物，包括炼钢过程中产生的内生夹杂物以及钢中浇注过程中带来的外来夹杂物。
3.2显微夹杂物在金相磨片上它们的最大面积为0.03mm2，此面积限值相当于在放大100倍的金相显微镜下夹杂物长100mm、宽3mm，考虑到相同面积的夹杂物由于不同的变形程度，相应有不同的长宽比，所以上述长度和宽度可能更短些或更长些。
钢中非金属夹杂物观察和评级
钢中的非金属夹杂1. 试验目的非金属夹杂物破坏金属基体的连续性，其形态、数量、尺寸和分布影响钢的塑性、韧性、焊接性能、疲劳性能和耐蚀性等，因此，夹杂物的数量和分布被认为是评定钢材质量的一个重要指标。
2. 相关标准标准GBT 10516 2005，该标准代替GBT 10516 1989，于2005年5月13日发布，2005年10月1日实施。
夹杂物试样不经腐蚀，在明场下放大100倍，80mm 直径的视场下进行观察，选取夹杂物污染最严重的视场，与其钢种的相应标准评级图对比评定。
夹杂物分类：硫化物类，标准图谱命名为A 类。
属于塑性夹杂，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，经锻、轧后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段形，例如FeS 、MnS 。
氧化铝类：标准图谱命名为B 类。
属于脆性夹杂，形态比（一般＜3），为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）。
硅酸盐类：标准图谱命名为C 类。
是具有高延展性，较宽范围形态比（一般≥3）的单个呈黑色或深灰色的夹杂物，一般端部呈锐角。
例如2MnO ·SiO 2球状氧化物类：标准图谱命名为D 类。
不变形，带角或圆形的，形态比较小（一般＜3），黑色或带蓝色，表现为无规则分布的颗粒。
例如SiO 2单颗粒球状类：标准图谱命名为DS 类。
为圆形或近似圆形，直径≥13μm 的单颗粒夹杂物。
非传统类型夹杂物的评定也可以通过其形状与上述五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。
沉淀相类如碳化物、氮化物、硼化物的评定，也可以根据它们的形态与上述五类夹杂物进行比较，并按上述方法表示其化学特征。
钢中的非金属夹杂物测定夹杂物类别A B C D DS 总长度 总长度 总长度 数量 直径 评级图级别iμmμm μm 个 μｍ 0.5 37 17 18 1 13 1 127 77 76 4 19 1.5 261 184 176 9 27 2 436 343 320 16 38 2.5 649 555 510 25 53 898 822 746 36 76 3（＜1181）（＜1147）（＜1029）（＜49）（＜107）注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径类别细系粗系最小宽度最大宽度最小宽度最大宽度μm μm μm μmA 2 4＞4 12B 2 9 ＞9 15C 2 5 ＞5 12D 3 8 ＞8 13注：D类夹杂物的最大尺寸定义为直径3. 试样制备3.1 试样尺寸夹杂物形态很大程度上取决于钢材压缩变形程度，只有在变形度相似的试样坯制备的截面上才能进行结果的比较。
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+ Al2O32FeO+ Si SiO2+2FenFeO+mSiO2 nFeO·mSiO2nAl2O3+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。
非金属夹杂物的分析与评定课件
检测技术
金相显微镜
通过金相显微镜观察夹杂物的类型、尺寸和分布 情况，进行初步评估。
扫描电子显微镜
利用扫描电子显微镜高倍率的特点，观察夹杂物 的细节特征，进一步分析其性质。
X射线衍射分析
通过X射线衍射分析夹杂物的晶体结构和成分，确 定其具体类型。
评定流程
制样
将选取的样品进行处理，使其 适合于各种检测设备的检测。
外来夹杂物的形成机理
外来夹杂物是由于炉料、溶剂、气体等带入钢中的。例如， 炉渣、耐火材料、保护气体中的杂质会被带入钢中，形成相 应的夹杂物。
对材料性能的影响
01
力学性能影响
非金属夹杂物对钢材的力学性能有显著影响，尤其是对韧性和疲劳性能
。夹杂物会割裂基体，降低钢材的塑性和韧性，导致应力集中，降低疲
劳寿命。
评估
根据夹杂物的类型、尺寸、分 布等参数，结合评定标准进行 综合评估。
取样
从材料中选取具有代表性的样 品进行检测。
检测
利用上述检测技术对样品进行 详细检测，获取夹杂物的相关 信息。
报告
将评估结果整理成报告，为材 料的质量控制和使用提供依据 。
Hale Waihona Puke 04非金属夹杂物的控制与改善措 施
原料控制
总结词
详细描述
熔炼与铸造工艺优化
• 总结词：优化熔炼与铸造工艺可以有效降低非金属夹杂物的含量。
• 详细描述：通过调整熔炼温度、时间以及铸造方法，减少熔炼过程中夹杂物的生成，同时改善铸造过程中的流动性和传 热性，以减少夹杂物的卷入。
• 总结词：采用保护性气氛和真空熔炼技术可以进一步降低夹杂物含量。 • 详细描述：在熔炼过程中，采用保护性气氛如惰性气体等，以防止原材料和熔融金属与空气中的氧气接触，从而减少氧
非金属夹杂物评级
非金属夹杂物评级【原创实用版】目录一、非金属夹杂物评级的背景和意义二、非金属夹杂物评级的标准和方法三、非金属夹杂物评级的影响因素四、非金属夹杂物评级的应用和实践五、非金属夹杂物评级的发展趋势和前景正文一、非金属夹杂物评级的背景和意义随着我国经济的快速发展，建筑行业的不断扩大，非金属夹杂物在各类建筑材料中的应用越来越广泛。
非金属夹杂物是指在建筑材料中存在的不应该有的非金属物质，比如泥土、砂石、木屑等。
这些非金属夹杂物会对建筑材料的质量和性能产生不良影响，因此，对非金属夹杂物进行评级，以确保建筑材料的质量和性能，显得尤为重要。
二、非金属夹杂物评级的标准和方法非金属夹杂物评级主要依据GB/T 14684-2011《建筑材料非金属夹杂物试验方法》进行，该标准规定了非金属夹杂物评级的试验方法、评级标准和结果表示。
非金属夹杂物评级的试验方法主要包括筛分法、磁选法、比重法等。
筛分法是将样品通过不同孔径的筛子，根据筛余物和筛下物的重量比例来评定非金属夹杂物的含量。
磁选法是利用磁性物质可以被磁铁吸引的原理，将样品中的磁性物质分离出来，从而计算非金属夹杂物的含量。
比重法是利用样品在比重瓶中的浮沉情况，来判断非金属夹杂物的含量。
非金属夹杂物评级的标准主要根据样品中非金属夹杂物的重量比例来评定，一般分为五个等级：A、B、C、D、E。
其中，A 级表示非金属夹杂物的重量比例小于 0.1%，B 级表示非金属夹杂物的重量比例在 0.1%-1% 之间，C 级表示非金属夹杂物的重量比例在 1%-5% 之间，D 级表示非金属夹杂物的重量比例在 5%-10% 之间，E 级表示非金属夹杂物的重量比例大于 10%。
三、非金属夹杂物评级的影响因素非金属夹杂物评级的影响因素主要包括样品的种类、来源和加工方式。
不同种类的样品，其非金属夹杂物的含量和分布情况可能会有所不同。
样品的来源也会影响非金属夹杂物评级，比如，从矿山直接采集的样品，其非金属夹杂物的含量可能会比经过加工的样品高。
钢中非金属夹杂物观察和评级.
钢中的非金属夹杂1. 试验目的非金属夹杂物破坏金属基体的连续性，其形态、数量、尺寸和分布影响钢的塑性、韧性、焊接性能、疲劳性能和耐蚀性等，因此，夹杂物的数量和分布被认为是评定钢材质量的一个重要指标。
2. 相关标准标准GBT 10516 2005，该标准代替GBT 10516 1989，于2005年5月13日发布，2005年10月1日实施。
夹杂物试样不经腐蚀，在明场下放大100倍，80mm 直径的视场下进行观察，选取夹杂物污染最严重的视场，与其钢种的相应标准评级图对比评定。
夹杂物分类：硫化物类，标准图谱命名为A 类。
属于塑性夹杂，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，经锻、轧后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段形，例如FeS 、MnS 。
氧化铝类：标准图谱命名为B 类。
属于脆性夹杂，形态比（一般＜3），为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）。
硅酸盐类：标准图谱命名为C 类。
是具有高延展性，较宽范围形态比（一般≥3）的单个呈黑色或深灰色的夹杂物，一般端部呈锐角。
例如2MnO ·SiO 2球状氧化物类：标准图谱命名为D 类。
不变形，带角或圆形的，形态比较小（一般＜3），黑色或带蓝色，表现为无规则分布的颗粒。
例如SiO 2单颗粒球状类：标准图谱命名为DS 类。
为圆形或近似圆形，直径≥13μm的单颗粒夹杂物。
非传统类型夹杂物的评定也可以通过其形状与上述五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。
沉淀相类如碳化物、氮化物、硼化物的评定，也可以根据它们的形态与上述五类夹杂物进行比较，并按上述方法表示其化学特征。
钢中的非金属夹杂物测定夹杂物类别评级图级别A 总长度μmB 总长度μm 17 77 184 343 555 822 （＜1147）C 总长度μm 18 76 176 320 510 746 （＜1029）D 数量个 1 4 9 16 25 36 （＜49）DS 直径μｍ 13 19 27 38 53 76 （＜107）i0.5 1 1.5 2 2.5 337 127 261 436 649 898 （＜1181）注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径类别最小宽度μm细系最大宽度μm 4 9 5 8最小宽度μm ＞4 ＞9 ＞5 ＞8粗系最大宽度μm 12 15 12 13A B C D2 2 2 3注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径3. 试样制备3.1 试样尺寸夹杂物形态很大程度上取决于钢材压缩变形程度，只有在变形度相似的试样坯制备的截面上才能进行结果的比较。
非金属夹杂物判定
钢中非金属夹杂物等级和分类根据GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》标准规定如下：
A类：硫化物类夹杂物，由于它具有高的延展性，一般以单个细长的灰色夹杂物为常见类型，两端呈圆角状态。
B类：氧化铝类夹杂物，大多数没有变形，带角的，形态比小（一般﹤3 um），呈不规则的椭圆状，在金相显微镜下为黑色或蓝色的颗粒，沿钢材轧制方向排成一排，一排至少有3个以上颗粒组成。
C类：硅酸盐类夹杂物，具有较高的延展性，有较宽范围的形态比（一般≥3 um），其颜色呈黑色或深灰色夹杂，形态细长，一般头部呈锐角。
D类：球状氧化物类夹杂物，不易变形，带角或圆形状，形态比小（一般﹤3 um），是黑色或蓝色的，无规则分布的颗粒，这类夹杂物的组成比较多样复杂，有单相夹杂物，也有多相夹杂物，在金相显微镜下可见分布比较弥散。
DS类：为单颗粒的圆形球状夹杂物，直径较大，一般≥13um。
钢中非金属夹杂物含量高，尺寸大是造成紧固件冷镦开裂的一个重要原因，尤其是非金属夹杂物中B类和D类夹杂物，距线材表面越近危害性越大，所以要求B类夹杂物距表面2mm之内应不大于15μm。
B类和D类夹杂物一般控制在2级以内，这也可减少热处理淬火开裂的可能性，预防性。
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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
锰硅酸盐表现出各向同性外，其余均为各向异性。
图3-3-1，3-3-2，3-3-3，3-3-33，3-3-34，3-3-35
d）氮化物主要有氮化钛（TiN），常见为三角形、正方形、矩形、梯形等形态。
在明场下，呈金黄色；在暗场下不透明；在偏光下，呈各向同性，不透明。
氮化钒外形规则，明场下呈粉玫瑰色，其他性质同TiN。
此外，还有氰化钛[Ti(NC)]，大部分性质与TiN相似，在明场下随着含碳量的增加呈现玫瑰色→紫色→淡紫色顺序变化。
图3-4-20，3-4-21，
断口中夹杂物的形态。
图3-3-21，3-3-23
7、GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微评定方法》
a、非金属夹杂物的评级方法
金相图片比较法：放大100×，视场直径为0.8㎜，选取最严重的视场，按夹杂物的数量、大小、长度及其分布与标准图比较。
综合考虑评定时，允许评0.5级，如：0.5级，1.5级等。
b、JK标准图
JK标准中，非金属夹杂物的形态和分布分为四个基本类型：
A类：硫化物类型
B类：氧化物类型
C类：硅酸盐类型
D类：球状氧化物类
每种类型按照厚度或直径不同分为粗系和细系，每个系列由1～5级图片组成。
c、结果表示
在每个试样的夹杂物类别字母后标+最恶劣视场的级别数。
如：
A2：表示硫化物细系2级。
B1e：表示氧化铝粗系1级（e表示粗系夹杂物）。
举例：
1）材料：GCr15-轴承钢试样2个，放大100×，各1个视场。
第一个视场：A3：硫化物3级（细系）
B2：氧化物2级（细系）
第二个视场：A3：硫化物3级（细系）
B4：氧化物4级（细系）
2）两个试样的平均含量:
A3 = = 3级（硫化物）（细系）
B3 = = 3级（氧化物）（细系）
3）非金属夹杂物的最高含量:
B 4级（细系）
4）各类夹杂物平均级数量总和：
A+B=3+3=6级（细系）
对于长度超过视场直径和厚度大于标准评级规定的夹杂物均应单独记录。
5）实验报告见标准。
d、评级原则
分为A、B、C、D四类，粗系、细系。
（1）评级图为下限图片，若出现两级之间（长度或点数）的夹杂物时，按照相邻较小级别评定。
（2）对于同类夹杂物，当出现在粗系或者细系两系之间时，其形状或厚度（或直径）接近哪个系列级别按哪个相应的系列图片进行评级，若恰在中间则按照粗系评定。
（3）在同一视场中同时出现最严重的粗大或细小夹杂物时（呈同一母线分布或不呈同一母线分布），不能分开评定，其级别应按照长度或数量相加后并按占优势的夹杂物进行评级（评定时不必测量，直接对照图片）。
（4）同一视场中出现同一母线而断续的同类同系的B、C类夹杂物时，若两条夹杂物断开间距大于0.127㎜（在100×下，12.7㎜），应按照二条计算（将间距除去），若小于0.127㎜则算作一条夹杂物。
（5）当出现大于2级的夹杂物时，可参照ASTME45的图（即JK图）进行评级。
三、实验仪器及材料
1．实验仪器 XJG-01型立式金相显微镜， XJG-02立式型金相显微镜，XJG-05型卧式金相显微镜，4XC型金相显微镜
2．试验材料 非金属夹杂物试样
四、实验内容及步骤
1、分析夹杂物产生原因；
2、识别钢中各种夹杂物的形态特征；
3、画出钢中各种夹杂物的形态；
4、根据标准判断非金属夹杂物试样中夹杂物级别。
五、思考题
1．根据Jk标准级别图，夹杂物的类型和分布有哪几种, 其代号为?
2．夹杂物的评定原则。
3．为什么要检验钢铁中的非金属夹杂物?。