非金属夹杂物对疲劳性能的影响
非金属夹杂物
知识创造未来
非金属夹杂物
非金属夹杂物是指在金属材料中含有的非金属物质。
这些夹杂物可
能是由金属制造过程中掺入的，也可能是在金属材料使用过程中产
生的。
非金属夹杂物的存在可能会对金属材料的性能产生一定影响。
例如，一些非金属夹杂物可能会降低金属材料的强度、硬度和延展性，甚
至可能引起脆性断裂。
此外，非金属夹杂物还可能影响金属材料的
耐腐蚀性能和疲劳寿命。
为了降低非金属夹杂物对金属材料性能的影响，通常采取以下措施：
1. 优化制造工艺，减少夹杂物的产生。
2. 使用高纯度的金属原料，减少夹杂物的含量。
3. 进行热处理，以促进夹杂物的析出和沉淀。
4. 加入特定的合金元素，改变夹杂物的性质和行为。
5. 采用合适的清洁和保护措施，以防止夹杂物的生成和对金属材料
的损害。
总之，非金属夹杂物对金属材料的性能具有一定的影响，需要通过
优化材料和工艺来降低其对金属材料性能的影响。
1。
钢中非金属夹杂对质量的影响及控制措施
1) 液体钢的脱氧产物; 2) 钢液从浇注温度冷却到凝固温度过程中，由
于温度的降低使溶液中溶质的溶解度降低，
即钢水温度的变化使反应平衡移动，重新析 出脱氧产物;
3) 钢液冷凝时发生溶质树枝形偏析所析出的脱 氧产物;
4) 固相线温度以下钢继续冷却或者由于相变的
缘故，引起的夹杂物重新析出。
1.2
1.5
按化学成分分类
FeS、MnS
A类夹杂：硫化物
B类夹杂: 氧化铝、氧化铁 Al2O3+FeO C类夹杂：硅酸盐、氮化物 2MnO.SiO2 TiN、BN、NbN等 D类夹杂：球状氧化物类 小型氧化物 FeO、MnO、TiO2等
Ds类夹杂：单个大型球状氧化物类
1.6
钢中夹杂物的形貌
25
2.2夹杂物的检测
1.钢材出厂检验：
• • • ASTM标准（A、B、C、D、Ds类夹杂物）； 用户标准（SKF、米其林、贝卡尔特等）； 分析检验手段：光学显微镜。
2.科学研究：
• • 光学显微镜； 扫描电镜（+EDS）；
•
• •
投射电镜（+EPMA、EDS）；
图像分析； PDA（Pulse Distribution Analysis）。
炼钢钢坯
氧化铝+硫化钙
氧化铝
15102486N
氧化铁 视场50X
硫化钙
氧化铝
轧钢钢板
氮化物
2、非金属夹杂物对性能影响
使用性能的影响： 1、疲劳性能↓ 2、冲击韧性↓ 塑性↓ 3、耐腐蚀性↓
对工艺性能的影响： 1 、对锻造和冷加工、淬火加热和焊接过程 易开裂。 2 、轧制后表面质量以及磨削后零件表面粗 糙度降低。
钢中非金属夹杂物的鉴定
钢中非金属夹杂物的鉴定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也越来越高。
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[1-3]；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之一。
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物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，各种物理化学反应形成的夹杂物[10-15]。
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[10-15]。
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。
非金属夹杂物
非金属夹杂物01非金属夹杂物对钢力学性能的影响//非金属夹杂物是指存在于钢中的金属或非金属化合物。
在钢铁材料中一般都含有非金属夹杂物，这些夹杂物的种类和形状是多种多样的，对钢材的影响程度也不一样。
一般来说，非金属夹杂物的存在对钢具有以下影响：（1）破坏金属基体的连续性，在热处理时易引起淬火裂纹；（2）当金属承受载荷特别是动载荷时，易造成应力集中，使钢的力学性能特别是疲劳强度降低，甚至导致机械零件在使用过程中断裂失效；（3）非金属夹杂物的存在还使钢的耐蚀性降低，并使机械加工后的表面粗糙度增加；（4）较严重的非金属夹杂物在钢经热加工后呈带状分布，从而造成力学性能的方向性；（5）夹杂物的存在还会使冲压件的性能变化，易在夹杂物集中处开裂。
所以，钢中的非金属夹杂物应该被看做是一种组织缺陷。
当然，正常的夹杂物含量对钢材的使用一般不会有什么影响，有些钢材或零配件反而希望多含一些夹杂物，如含硫易切削钢，大量硫化物的存在不仅改善了切削性能，还适用于自动车加工的大批量生产。
02非金属夹杂物的分类//钢中非金属夹杂物的来源通常可以分为两类：一类是外来的非金属夹杂物，即在冶炼、浇注过程中的炉渣及耐火材料剥落后进入钢液中形成的；另一类是内在的非金属夹杂物，即在冶炼及浇注过程中物理化学反应的生成物，如氧化物、硅酸盐、硫化物等。
非金属夹杂物可按化学成分划分，也可按可塑性划分。
01按夹杂物的化学成分分类//图1a明视场观察呈灰色图1b正交偏光观察图1c暗场观察图1复杂氧化物及硅酸盐玻璃体1）氧化物简单氧化物，即FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2等，一般在钢中呈颗粒状或球状分布。
复杂氧化物包括尖晶石类氧化物和各种钙的硅酸盐，这些复杂氧化物的熔点高于钢的冶炼温度，并有一个相当宽的成分变化范围，在钢液中呈固态存在，是多相夹杂物，如图1中的箭头2所示。
2）硅酸盐及硅酸盐玻璃这类夹杂物的化学式可用lFeO·mMnO·nAl2O3·pSiO2表示，成分较为复杂，通常呈多相状态。
夹杂物形貌对卡车车轮疲劳性能的影响
２． ０ ２． ５ 一
１０ ． — 一
０． ５ １５ ． １５ ．
２． ５ １０ ． １０ ．
为研 究不 同夹杂 物 的形貌 对 汽车 车 轮疲 劳性 的影 响 ， 制定 了三 种不 同的炼 钢工 艺 ， 简
述 如 表 ２ 。
表 ２ 三种冶炼工艺简 介
序号 Ｉ Ｉ Ｉ。 Ⅲ 冶炼方案 Ｋ Ｂ Ｆ＋（ Ｆ Ｒ 精 炼 Ｒ＋ Ｏ Ｌ ＋ Ｈ） Ｋ Ｒ＋Ｂ Ｆ Ｏ 优化 工艺 ＋无钙处理 Ｌ 精炼 ＋ Ｆ 保护 浇铸 Ｋ Ｂ Ｆ优化工艺 ＋钙处理 Ｌ 精 炼 ＋ 护浇铸 Ｒ＋ Ｏ Ｆ 保
Ｋ Ｒ脱 ｓ＋ 转炉脱 氧及渣系优化 ＋ Ｆ精炼 工艺优化 ＋Ａ 气 保护浇 铸工 艺可 以得 到理想 的夹杂 Ｌ ｒ 物形貌特征 ， 并提 出了卡 车车 轮钢夹杂物控制 的行 驶 中 承 受 超
将上 述冶 炼 工艺得 到 的各种 夹 杂物 的形
得到 的结 果较 为 理想 。
表 ３ 三 种 冶 炼 工 艺得 到 的 夹 杂 物 种 类 及 级 别
Ａ／级 Ｂ ／级 Ｃ ／级 Ｄ／ 级 Ｄｓ ／级
１ 实验钢成分及工 艺
实验 钢化 学 成分 见表 １ 。
表 １ 实验 钢 化 学 成 分
Ｉ
２． ０ 一 一
耐疲劳次数降低 ， 由于 Ａ类夹杂物 的存在 且 导致 了成 型开 裂 。
Ⅱ号 冶 金 方 案 得 到 的 夹 杂 物 以 Ｂ类 为 主 ， 布 在钢 板 的 中 心位 置 。 大 颗 粒 的 夹 杂 分
表 ４ 各方案对应的疲劳性能
备注 ： 当弯 曲疲 劳 超 过 ４ ５万 次 ， 向 疲 劳 超 过 ２ ０万 次 终 止 实 验 。 径 ０
且大 颗粒 夹杂 物 直 径 大 ， 量 多 ， 状 各 异 ， 数 形
非金属夹杂物
非金属夹杂物1概述在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。
它们都会降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。
严重时，还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。
非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性。
严重时，横向塑性仅为纵向的一半，并使冲击韧性大为降低。
因此，对重要用途的钢（如滚动轴承钢、弹簧钢等）要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。
此外，钢在整个冶炼过程中，都与空气接触，因而钢液中总会吸收一些气体，如氮、氧、氢等。
它们对钢的质量也会产生不良影响。
钢中非金属夹杂物根据不源可分两大类，即外来非金属夹杂物和内在非金属夹杂物。
外来非金属夹杂物是钢冶炼、浇注过程中炉渣及耐火材料浸蚀剥落后进入钢液而形成的，内在非金属夹杂物主要是冶炼、浇注过程中物理化学反应的生成物，如脱氧产物等等。
常见的内在非金属夹杂物有以下几种；（a）氧化物，常见的为Al2O3；（b）硫化物，如FeS、MnS、（MnS·FeS）等；（c）硅酸盐，如硅酸亚铁（2FeO·SiO2）、硅酸亚锰（2MnO·SiO2）、铁锰硅酸盐（mFeO·MnO·SiO2）等；（d）氮化物，如TiN、ZrN等；点状不变形夹杂物等。
2危害不同形态的夹杂物混杂在金属内部，破坏了金属的连续性和完整性。
夹杂物同金属之间的结合情况不同、弹性和塑性的不同以及热膨胀系数的差异，常使金属材料的塑性、韧性、强度、疲劳极限和耐蚀性等受到显著影响，同时也常常影响加工零件的表面质量和加工工具的寿命。
非金属夹杂分塑性夹杂和脆性夹杂。
塑性夹杂如MnS等随金属变形而延伸轧薄。
脆性夹杂如Al:0。
等随金属变形而破碎。
另一些夹杂物软化点及硬度很高，热加工中不变形，不破碎，保持原来形状，如TIN、稀土硫氧化物等。
铜中氧化夹杂CuZO常分布在晶界上，Cu20是一种硬脆相，会降低金属的热塑性，还影响铜的导电能力。
钢中的非金属夹杂物
什么是非金属夹杂？钢中非金属夹杂物，如氧化物、硫化物、硅酸盐、氮化物等一般都呈独立相存在，主要是由炼钢中的脱氧产物和钢凝固时由于一系列物化反应所形成的各种夹杂物组成。
非金属夹杂的影响非金属夹杂物的存在，破坏了钢基体的连续性，使钢组织的不均匀性增大。
一般来说钢中非金属夹杂物，对钢的性能产生不良影响，如降低钢的塑性、韧性和疲劳性能，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏等。
因此评定钢中夹杂物类别、级别对保证钢材质量十分重要。
分类按夹杂物的化学成分：氧化物、硫化物及氮化物。
根据夹杂物的可塑性：塑性夹杂物、脆性夹杂物、不变形夹杂物及半塑性夹杂物。
● 塑性夹杂物钢中塑性夹杂物在钢经受加工变形时具有良好塑性，沿着钢的流变方向延伸成条带状。
● 脆性夹杂物指那些不具有塑性的简单氧化物和复杂氧化物以及氮化物。
●不变形夹杂物这类夹杂物在铸态的钢中呈球状，而在钢凝固并经形变加工后，夹杂物保持球形不变。
● 半塑性夹杂物指各种多相的铝硅酸盐夹杂物。
其中作为基底的夹杂物（铝硅酸盐玻璃）一般当钢在热加工时具有塑性，但是在这基底上分布的析出相晶体（如Al2O3、尖晶石类氧化物）的塑性很差。
钢经热变形后，塑性夹杂物相（基底）随钢变形而延伸，但脆性的夹杂物相不变形，仍保持原来形状，只是彼此之间的距离被拉长。
按夹杂物的来源：内生夹杂物、外来夹杂物。
● 内生夹杂物在钢的熔炼、凝固过程中，脱氧、脱硫产物，以及随温度下降，S、O、N等杂质元素的溶解度下降，于是这些不溶解的杂质元素就形成非金属化合物在钢中沉淀析出，最后留在钢锭中。
内生夹杂物分布相对均匀，颗粒一般比较细小。
可以通过合理的熔炼工艺来控制其数量、分布和大小等，但一般来讲内生夹杂物总是存在的。
● 外来夹杂物炉衬耐火材料或炉渣等在钢的冶炼、出钢、浇铸过程中进入钢中来不及上浮而滞留在钢中称为外来夹杂物。
其特征是：外形不规则、尺寸比较大，偶尔在这里或在那里出现，正确的操作可以避免或减少钢中外来夹杂物的入侵。
金属中非金属夹杂物-正文
金属中非金属夹杂物-正文金属中非金属夹杂物正文金属材料中含有的一类具有非金属特性的组成物。
它们在金属和合金的熔炼、凝固过程中产生，并在随后的热、冷加工过程中经历一系列变化，对金属和合金的性能产生多方面的影响。
根据非金属夹杂物（以下简称夹杂物）的来源，通常把夹杂物分为外来的和内生的两大类。
混入金属中的炉衬耐火材料或炉渣颗粒（包括刚带入的、或与金属液发生化学反应而在成分和结构上已有相当大改变的）属于外来夹杂物；在熔炼、凝固过程中，熔融金属中含有的各化学元素的化学反应产物，来不及排除，仍保留在固态金属中，称为内生夹杂物。
钢中非金属夹杂物分类非金属夹杂物，既可以按化学成分划分，也可以按力学性能划分。
按夹杂物的化学成分分类①简单氧化物如FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3、Si O2以及钛、钒、铌的氧化物等。
②复杂氧化物其中尖晶石类夹杂物用化学式A O·B2O3表示(化学式中A表示二价金属,如镁、锰、铁等；B表示三价金属，如铁、铬、铝等)。
这类化合物具有尖晶石MgO·Al2O3型结构,由此而得名。
尖晶石类夹杂物为一大类氧化物,如MnO·Al2O3、MnO·Cr2O3、MnO·Fe2 O3、FeO·Al2O3、FeO·Cr2O3(图1)、FeO·Fe2O3(Fe3O4)、MgO·Al2O3、MgO·Cr2O3、MgO·Fe2O3等。
这些化合物都有一个相当宽的成分可变范围;实际遇到的尖晶石类夹杂物往往是多成分的。
此类氧化物在工业用钢中比较常见。
钙的铝酸盐如CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3也属于复杂氧化物(图2)。
但它们不具有尖晶石型结构,所以,不属于尖晶石型氧化物。
③硅酸盐及硅酸盐玻璃通用化学式可写成ιFe O·m nO·n Al2O3·p SiO2。
夹杂物对材料力学性能的影响与分析
夹杂物对材料力学性能的影响与分析材料的性能是评价一个材料是否能够满足应用要求的关键因素之一。
然而，在实际应用中，材料中常常存在着一些夹杂物，这些夹杂物可能来自材料制备过程中的外来污染或者内部孔洞，它们对材料的力学性能会造成一定的影响。
本文将就夹杂物对材料力学性能的影响进行分析，并探讨夹杂物对材料强度、韧性以及疲劳寿命等方面的影响。
首先，夹杂物对材料的强度具有一定的负面影响。
夹杂物存在于材料中导致了材料内部的局部应力集中，从而降低了材料的强度。
夹杂物会引起应力场的不均匀分布，并在其周围形成高应力集中区域。
这些高应力区域容易成为材料的起始裂纹和疲劳破坏的敏感点。
此外，夹杂物与基体材料之间存在不匹配的热膨胀系数或化学成分，可能导致夹杂物与基体材料之间的界面出现裂纹并扩展，最终导致材料的断裂。
其次，夹杂物对材料的韧性也会有显著影响。
夹杂物的存在会改变材料的断裂行为。
在受力作用下，夹杂物周围的基体材料容易发生局部应变集中，从而形成一个或多个裂纹。
当裂纹扩展至夹杂物周围时，会出现裂纹的弯曲和扭转等现象，进一步消耗材料的塑性变形能力，导致材料的韧性降低。
此外，夹杂物所引起的应力集中也会加剧材料的疲劳损伤过程，并降低其抗疲劳性能。
最后，夹杂物对材料的疲劳寿命也会产生一定的影响。
夹杂物存在于材料内部时，它们可以作为起始裂纹的萌生点，缩短了材料的疲劳寿命。
夹杂物周围的应力场存在很大的应力集中，使得裂纹扩展速度加快，从而导致材料的疲劳失效。
此外，夹杂物还可能作为应力集中的源头，导致材料的疲劳寿命降低。
综上所述，夹杂物对材料的力学性能有着显著的影响。
它们会降低材料的强度、韧性，并缩短材料的疲劳寿命。
为了提高材料的力学性能，在材料制备过程中应采取措施减少或消除夹杂物的存在。
同时，在工程实践中，应考虑夹杂物对材料性能的影响，合理设计结构和工艺参数，以提高材料的抗断裂能力和疲劳寿命，确保材料能够安全可靠地应用于各个领域。
关于钢中非金属夹杂物及有害(2)
各种夹杂物的线膨胀系数（0～800℃）
夹杂物类型 钢基体 硫化物 成分 MnS CaS CaO(Al2O3)6 CaO(Al2O3)2 CaO(Al2O3) 12CaO 7(Al2O3) CaO3(Al2O3) MgO· Al2O3 MnO·Al2O3 FeO·Al2O3 Al2O3 Cr2O3 （Al2O3)2· (SiO2)2 (MnO)2· (Al2O3)2· (SiO2)2 TiN MnO MgO CaO FeO Fe2O3 热膨胀系数 泊松比 12.5 0.29 18.1 0.3 14.7 8.8 5 0.23 6.6 7.6 10.1 8.4 0.26 8 0.25 7 5 0.24 2 9.4 0.192 14.1 0.306 13.5 0.178 13.5 0.21 14.2 12.3 -
硫含量对钢断面收缩率的影响
磷对钢性能的影响
• 钢中磷可以增加钢的强度和硬度、提高抗大气腐蚀能力、改善 切削加工性能、增加钢的脆性、改善钢的流动性等作用，故在 生产低碳镀锡薄板钢、耐蚀钢、易切削钢、炮弹钢及离心铸造 用钢的时候适当增加钢中的磷含量。但是对于绝大多数钢种， 特别是特殊钢来说，磷是有害的元素。 • 磷对钢的危害主要表现为使钢产生“冷脆”现象。实验发现， 随着钢中磷含量的增加，钢的塑性和韧性降低，使钢的脆性增 加，由于低温时脆性增加更为严重，所以称为“冷脆”。 • 造成“冷脆”现象的原因是，磷能显著扩大固液相之间的两相 区，使磷在钢液凝固结晶时偏析很大，先结晶的等轴晶中磷含 量较低，而大量的磷在最后凝固的晶界处以Fe2P析出，形成高 磷脆性夹层，使钢的塑性和冲击韧性大大降低。 • 磷是“易偏析元素”，磷的存在影响钢成分的均匀性，从而影 响钢性能的均匀性。
非金属夹杂物对钢性能的影响
非金属夹杂物对钢性能的影响非金属夹杂物对钢性能的影响非金属夹杂物对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削、疲劳、热脆以及耐蚀等性能有很大影响。
一般认为，夹杂物的成分、数量、形状、分布以及在基体中的空间分布等影响钢的性能。
只有当非金属夹杂物的尺寸小于1μm，且其数量少、夹杂物彼此之间的距离大于10μm时，才不会对材料的宏观性能造成影响。
当然，不同钢种用途不同，对夹杂物的要求也不一样，例如，不同钢种和不同受力状态时，夹杂物对性能无害的临界尺寸是不同的。
（1）非金属夹杂物对钢的强度影响夹杂物对钢的强度的影响与颗粒尺寸密切相关。
通过在烧结铁中加入不同尺寸（0.01－35μm）、形状（球形和棱角的）、比例（0－8%）的氧化铝颗粒进行试验得出：室温下，氧化铝颗粒超过1μm 时，使屈服强度和抗张强度降低；当夹杂物的含量很低时，对屈服强度的降低特别敏感。
无论喷射氧化铝或氧化锆试样，屈服和抗张强度都随粒子体积比的增大而升高。
另外，金属断裂时，裂纹不仅在基体中形成，而且也经常在夹杂物中形成，造成钢的断裂。
（2）非金属夹杂物对钢的塑性影响通常夹杂物对钢材的纵向延性影响不大，而对横向延性的影响却很显著。
研究表明，高强度钢的横向断面收缩率随夹杂物总量的增加而降低。
夹杂形状对对横向延性的影响更为显著，随着带状夹杂物的增加，横向断面收缩率明显降低，这种带状夹杂物主要是硫化物。
夹杂物对钢的高温延性有很大影响，低碳钢在奥氏体区延性大大降低，其原因是细小的第二相析出物（如AlN、TiN、Nb(C,N)等）能有效钉扎奥氏体晶界，从而降低延性。
（3）非金属夹杂物对钢的断裂韧性影响S及硫化物的含量增加降低钢的各种韧性指标，钢的断裂韧性随着夹杂物数量或长度的增加而下降。
对断裂韧性的危害由小到大依次为VN→TiS→AlN→NbN→ZrN →Al2S3→CeS→MnS；夹杂物含量与断裂韧性大小呈线性反比关系，TiS对断裂韧性没有影响。
一些研究工作讨论了夹杂物作为裂纹根源的作用问题，钢中的脆性夹杂物由于与钢基体的热膨胀系数不同，在夹杂物周围容易产生内应力。
钢材疲劳强度的影响因素
钢材疲劳强度的影响因素1. 引言钢材作为一种常见的结构材料，广泛应用于建筑、桥梁、汽车、航空等领域。
在使用过程中，钢材往往需要承受循环加载的作用，这会导致钢材的疲劳破坏。
疲劳破坏是由于材料在循环加载下产生的微小裂纹逐渐扩展，最终导致失效。
钢材的疲劳强度是指在循环加载下，材料能够承受的最大应力水平。
了解钢材疲劳强度的影响因素，对于设计和使用钢材结构具有重要的意义。
本文将综合论述影响钢材疲劳强度的主要因素，包括材料的组织结构、表面状态、加载条件和环境介质等。
通过深入研究这些影响因素，可以为改进钢材的疲劳强度提供理论依据和工程指导。
2. 影响因素2.1 材料的组织结构钢材的组织结构是影响其疲劳强度的重要因素之一。
一般来说，细晶粒的钢材具有较高的疲劳强度，而粗晶粒的钢材则具有较低的疲劳强度。
细晶粒的钢材由于晶界较多，能够阻碍裂纹的扩展，从而提高了疲劳强度。
此外，钢材的非金属夹杂物和缺陷也会对疲劳强度产生影响。
夹杂物和缺陷会导致应力集中，从而加速裂纹的扩展，降低了钢材的疲劳强度。
因此，在生产和加工过程中，需要通过适当的热处理和控制工艺参数，减少夹杂物和缺陷的形成。
2.2 表面状态钢材的表面状态对疲劳强度也有重要影响。
不良的表面加工和缺乏保护层会导致表面裂纹和腐蚀，从而降低钢材的疲劳强度。
因此，在使用钢材之前，需要采取适当的表面处理措施，例如喷涂防腐漆、镀锌等，以提高钢材的表面质量。
此外，表面的残余应力也会对疲劳强度产生影响。
残余应力可以通过冷加工、热处理等工艺产生，如果残余应力较大且处于表面附近，会导致应力集中和裂纹的扩展。
因此，对于需要承受循环加载的钢材结构，需要进行合适的残余应力处理，以减小其对疲劳强度的影响。
2.3 加载条件钢材的加载条件是影响其疲劳强度的重要因素之一。
加载条件包括加载幅值、加载频率和加载形式。
加载幅值是指循环加载中应力的最大值和最小值之间的差值。
一般来说，加载幅值越大，钢材的疲劳强度越低。
夹杂物对钢性能的影响
夹杂物对钢性能的影响钢中的非金属夹杂物主要是指钢中的氧化物、硫化物、硅酸盐和氮化物等。
其中，氧及硫的化合物最主要，对钢性能的影响最大。
这些化合物一般不具有金属的性质，并机械地混杂在钢的组织中，虽然对钢的强度影响很小，但对疲劳性能、冲击韧性和塑性影响很大。
由于夹杂物与基体金属的物性及机械性能，如弹性、塑性及热膨胀系数均有较大差别，在受力过程中，夹杂物不能随金属相应变形。
变形大的铁就会在变形小的夹杂物的周围产生塑性流动，它们的连接处应力的分布不均匀，出现了应力集中[8]，并急剧地升高，导致微裂纹的发生，为材料的破坏提供了受力的薄弱区，加速了塑性破裂的过程。
因而导致钢的塑性、韧性及疲劳强度降低，方向性加强，加工性能变坏等。
不锈钢中的夹杂物对钢的机械性能，特别是钢的韧塑性、疲劳性能、冷加工性能以及切削加工性能等有强烈的影响。
在轧制过程中，夹杂物的存在不但影响不锈钢的内部质量和板材的表面光洁度，而且将降低产品的防锈蚀能力，目前国内不锈钢厂由于夹杂导致的产品报废率高达20%，甚至更高，大大降低了钢厂的生产效率和经济效益。
因此严格控制夹杂物的类型、大小、数量、形态和分布，提高钢的纯净度，向“零夹杂钢”努力已经是许多研究者的共识[9-11]。
因此，炼钢工作者应首先力求降低夹杂物的含量，利用复合脱氧剂，使脱氧过程中生成的夹杂物尽可能地浮出，并设法降低凝固过程中出现的二次脱氧产物的形成量。
对不可能排除而残留在钢中的夹杂可采用变形处理，改变其存在状态，以减小其对钢性能的危害性。
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钢中非金属夹杂物分析
钢中非金属夹杂物分析发布时间：2022-09-02T01:28:12.493Z 来源：《科学与技术》2022年4月8期（下）作者：李洪芳[导读] 非金属夹杂物在钢中含量虽少，但对材料性能影响较大，是钢材理化检验中不可缺少的一项，李洪芳内蒙古包钢钢联股份有限公司化检验中心内蒙古包头市014010摘要：非金属夹杂物在钢中含量虽少，但对材料性能影响较大，是钢材理化检验中不可缺少的一项，但由于其数量少、分布无规律、来源无法控制、光学显微镜下特征复杂等特点，给非金属夹杂物检验工作带来了一些困难。
钢中非金属夹杂物的金相鉴定工作是一项十分复杂与专业的工作，对钢中非金属夹杂物的判定十分重要，也能够对钢的质量进行反映。
在金相显微镜下，对非金属夹杂物的形态与颜色等进行判断，并对透明度等各种性质进行分析。
关键词：钢；非金属；夹杂物如今，现代工业技术的发展,对钢的质量和综合性能要求越来越高。
影响钢材性能的因素是多方面的,往往涉及到炼钢、轧钢和热处理等多道工序,而钢中非金属夹杂物的存在是影响钢材性能的一个重要因素,有时甚至是决定性因素。
钢中非金属夹杂物的研究一直是炼钢连铸生产中的重要课题,夹杂物分析是评定钢材质量的一个重要指标,并且被列为优质钢出厂常规检验项目之一。
钢中存在非金属夹杂物是不可避免的,钢中夹杂物包括内生夹杂物、外来夹杂物两大类,对于金相分析人员来说,如何正确判断和鉴定非金属夹杂物的性质是十分重要。
一、非金属夹杂物分类非金属夹杂物的分类方法也有很多种，根据非金属夹杂物的产生机理，可将其分为内生夹杂物和外来夹杂物两种，也是非金属夹杂物最常见的分类方法。
外来夹杂物主要是由耐高温材料、各类残渣或二者残留物，生成的废物。
外来夹杂物的形成是随机的，它是偶然性因素，人为不可控的，并且外来夹杂物是非规则的。
内生夹杂物是在炼钢过程中，各种物质发生反应，生成含有O、S、N等元素的废物，这些废物不能及时排出去，因而形成了内生夹杂物。
铸造合金中的夹杂物对性能的影响研究
铸造合金中的夹杂物对性能的影响研究铸造合金是一种经典的材料制备方法，广泛应用于工业领域。
然而，铸造合金中常常存在着夹杂物，这些夹杂物对合金的性能产生重要影响。
本文将探讨铸造合金中夹杂物的类型、形成机制以及对性能的影响，并介绍相关的研究成果。
一、夹杂物的类型夹杂物是指在铸造过程中形成的各种杂质，包括气体、硫化物、氧化物等。
夹杂物的类型多种多样，根据其性质可分为金属夹杂物和非金属夹杂物。
金属夹杂物主要是指铁锈、金属氧化物以及其他金属在熔融合金中的微小颗粒。
这些金属夹杂物通常来自原料、冷却设备和冶炼过程中的污染。
其对合金的性能影响较小，但在高温和高应力条件下可能引发裂纹和断裂。
非金属夹杂物包括气孔、夹杂气泡等。
这些夹杂物主要来自熔化过程中的气体和包裹在熔融金属中的气体。
非金属夹杂物对合金的强度、塑性和韧性等性能具有显著影响。
二、夹杂物形成机制夹杂物的形成机制复杂多样，主要包括凝固过程中的固溶度偏离、界面吸附和微小颗粒悬浮等。
凝固过程中的固溶度偏离是指在合金凝固过程中，溶质的浓度在特定温度下偏离固溶度，形成固相颗粒。
这些固相颗粒通常是夹杂物的主要成分。
界面吸附是指在凝固界面上发生的物质吸附现象。
溶质原子能够吸附在凝固界面上，形成夹杂物。
界面吸附通常发生在液相和固相之间的界面。
微小颗粒悬浮是指在熔炼过程中，金属微粒和其他杂质微粒被悬浮在熔融金属中，形成夹杂物。
这些微小颗粒可以通过溶解、共晶凝固或熔融金属中的气体析出来形成。
三、夹杂物对性能的影响夹杂物对铸造合金的性能具有重要影响，包括强度、塑性、韧性、疲劳寿命等方面。
首先，夹杂物会降低合金的强度。
夹杂物的存在会导致应力集中，容易引发裂纹和断裂。
夹杂物还可能成为晶界滑移的障碍，限制了合金的塑性变形能力。
其次，夹杂物对合金的韧性也具有重要影响。
夹杂物容易成为裂纹的起始点，缩短合金的疲劳寿命。
此外，夹杂物能够吸收和储存应变能，在断裂时释放出来，加剧了断裂的破坏。
谈针对钢中非金属夹杂物的有效检验
103冶金冶炼M etallurgical smelting谈针对钢中非金属夹杂物的有效检验亓成双1，都鲁平2（1.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司，山东 济南 271104；2.山东钢铁集团烟台钢管有限公司，山东 烟台 265304）摘 要：钢中非金属夹杂物包括了外来夹杂物和内生夹杂物两大类。
其中，外来夹杂物指的是钢液凝固过程中没有及时浮出而残留夹杂在钢中的耐火材料和炉渣等。
而内生夹杂物指的是钢在冶炼过程中，因为脱氧剂的加入以及氮、硫等元素溶解度下降，会形成非金属性质的氧化物、硅酸盐以及硫化物和氮化物等。
钢材料的韧性、塑性以及疲劳性能会因非金属夹杂物的存在而降低，并且，其危害会随着钢的强度增高而增多。
因此，对钢中非金属夹杂物的检验非常有必要。
关键词：钢；非金属夹杂物；有效检验中图分类号：TG142.15 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）02-0103-2 收稿日期：2020-01作者简介：亓成双，男，生于1985年，汉族，山东莱芜人，本科，中级工程师，研究方向：钢铁冶金原辅材料的试验分析。
钢中非金属夹杂物的来源无法控制、分布不规律、数量少以及光学显微镜下特征复杂等特点决定了其检验工作难度之大。
因此，本人围绕钢中非金属夹杂物的来源、特点、分类、影响等方面展开研讨，为相关工作人员提供或加深对其的了解与认识。
1 钢中非金属夹杂物的来源钢的冶炼、浇注、凝固和结晶是一个极其复杂的过程，因此，在这一过程中极容易有非金属夹杂物的产生。
钢中的非金属夹杂物是钢材料脱氧、钢液凝固的过程中产生的非金属化合物，分为了外来夹杂物和内生夹杂物两大类。
其中，外来夹杂物是指在金属熔炼过程中和外界物质发生接触进而作用产生的夹杂物。
而内生夹杂物又可以分为两种情况，一种是在钢材熔炼过程中，钢液凝固前未及时浮出而留在钢中的脱氧反应产生的氧化物等产物；另一种则是由于在凝固和降温时溶解度的降低，钢液中溶解的杂质元素和其他元素结合并以化合物的形式从固液体、液相中析出最终留于钢锭之中[1]。
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非金属夹杂物对疲劳性能的影响
2009-06-26 07:30 来源：我的钢铁试用手机平台
1）非金属夹杂物性质的影响
就脆性夹杂和点状不变形夹杂而言，当夹杂物尺寸相同时，TiN的危害最大，其次是A1203和MgO•A1203，接下来是nCaO•mA1203和CaS。
实际材料断口上观察到的TiN夹杂都很小，故其危害并不突出。
而轴承钢采用钙处理后形成的点状铝酸钙不变形夹杂的颗粒远比A1203夹杂大，因而它对轴承钢的危害也比A1203夹杂大。
文献比较了不同性质夹杂物的影响，指出当脆性的氧化物夹杂长度>16μm时，轴承钢发生裂纹的几率为100%，而半塑性的氧硫化物和塑性的硫化锰长度分别达到65μm和300μm时产生裂纹的几率才达到100%。
2)非金属夹杂物尺寸的影响
对失效零件疲劳断口的观察发现，对材料疲劳破坏最有害的是零件表层的粗大脆性或点状不变形夹杂物。
3)非金属夹杂物数量的影响
对于同一类型的夹杂物，当尺寸分布相同时，随夹杂物数量增加疲劳寿命下降。
但对尺寸分布不同的夹杂物，夹杂物尺寸的变化对疲劳性能的影响远比夹杂物含量变化的影响大。
小于临界尺寸的夹杂物颗粒对裂纹的萌生并不重要，但它有助于疲劳裂纹的扩展。
研究发现，裂纹扩展速率随钢的纯净度的提高而减小，而与夹杂物成分无关。
(来源：制钢参考网)。