管线钢夹杂物的危害及来源
非金属夹杂的成因是钢中含有硫化物和氧化物等杂质。
非金属夹杂的成因是钢中含有硫化物和氧化
物等杂质。
钢是一种常用的金属材料，但它不可避免地含有一些非金属夹杂物，如硫化物和氧化物等。
这些夹杂物会对钢的性能产生负面影响，因此需要我们关注和解决。
硫化物是一种常见的非金属夹杂物之一。
它主要来自于原料中的硫化物和钢的生产过程中难以避免的氧化作用。
硫化物会在钢中形成硫化夹杂物，这些夹杂物会使钢的塑性和韧性降低，甚至会导致脆性断裂。
因此，在制造钢的过程中，需要采取合理的预防和控制措施来减少硫化物的含量。
氧化物也是一种常见的非金属夹杂物。
它通常来自于钢的生产过程中的氧气和其他氧化性物质。
氧化物会在钢中形成氧化夹杂物，这些夹杂物同样会降低钢的性能，如塑性、韧性和强度等。
因此，在钢的生产过程中，我们应该尽量避免或减少氧化作用，以降低氧化物的含量。
在制造钢的过程中，除了采取预防和控制措施，我们还可以通过加入一些有益元素来优化钢的性能，如添加微量元素、调整合金比例等。
这些措施有助于减少非金属夹杂物的含量，提高钢的性能，使其更符合各种应用场合的要求。
总之，非金属夹杂物是钢制品中不可避免的存在。
我们应该通过
采取合理的措施，来预防和控制夹杂物的产生，优化钢的组织和性能，使其能更好地服务于各种工业应用。
钢中大颗粒夹杂物的产生及防止
1 主要设备兴澄钢铁公司滨江厂区采用全线从国外引进的100t超高功率电弧炉＋LF(VD)＋CCM(300mm×340mm)大方坯连铸工艺,电弧炉与连铸机的主要技术参数见表1,表2,表3。
非金属夹杂物对钢来说,是极其重要的质量指标。
降低大颗粒夹杂的生成,使钢中非金属夹杂物含量将低,从而提高了钢材的纯洁度。
因此，控制钢水中非金属夹杂物已经成为炼钢厂重点关注的问题。
2 钢包吹氩时氩气泡对夹杂物的浮选作用钢包吹氩条件下钢中固相夹杂物的去除主要依靠小气泡的浮选作用,即夹杂物与小气泡碰撞并粘附在气泡壁上,然后随着气泡上浮而去除。
对钢包吹氩去除夹杂物决定于吹入钢液中的气泡数量和气泡的尺寸,气泡尺寸越小,夹杂物被气泡俘获的概率越大,吹入钢液的气泡数量越多,去除夹杂物的数量就越多[1]。
3 钢包处理过程中钢包包龄对非金属夹杂物形成的影响钢包处理过程中钢包釉面层对形成非金属夹杂物的影响,在钢包处理工艺的各个环节以及从不同包龄的钢包中都取了钢样,在显微镜下对夹杂物的数量进行了统计,发现在钢水脱氧之前以及在钢包处理的末期,夹杂物的数量随着钢包包龄的增加而增加,在钢包使用超过一定炉次后,夹杂物的增加更为显著。
钢样中全氧含量与溶解氧含量之间存在的差异也进一步证明了这个结果。
在浇铸之前钢水中有两种类型的夹杂物,一种只包含成分接近于3C a O·A 1O 的氧化物溶体；另一种除包含该氧化物溶体之外还包含M g O 相。
该发现与另一项研究的结果相吻合,即在钢包釉面层的钢渣渗透层中同时存在3CaO ·A1O和Mg O。
得出的结论是,在钢包处理过程中,钢包釉面层是钢中非金属夹杂物的最重要来源。
4 连铸大方坯夹杂分析连铸坯中存在的非金属夹杂物是一种普遍现象,其来源有外来和内生夹杂两类,研究表明连铸坯中夹杂主要来源于外部,包括生产过程的各种渣,与高温熔体接触的耐火材料及钢液与空气接触的二次氧化产物。
此外,还受许多操作因素的影响。
夹杂物
钢中非金属夹杂物 (non-metallic inclusions in steel)钢中夹带的各种非金属物质颗粒的统称。
钢中含有氧、氮、硫等元素，它们在钢中的溶解度在高温下高，而在室温下溶解度很低，在钢冷却和凝固时析出并同铁和其它金属等结合成为各种化合物，称为非金属的夹杂物。
除此以外，炉渣、耐火材料、泥沙等外来物质也可能混入钢中形成非金属夹杂物。
早期文献曾把钢中非金属夹杂物称为“夹渣”，这个名称容易使人误解，以为非金属夹杂物就是混入钢中的炉渣。
现在通常把各种混入钢中的物质称为外来夹杂物，它们的形状不规则(图1、图2)，而将由于内部物理和化学反应产生的夹杂物称为内生夹杂物，其典型特征是尺寸较小，数目多，分布均匀。
钢中生成夹杂物的过程大致如下：脱氧剂加入钢液中以后，脱氧元素和氧发生化学反应生成不溶于钢的氧化物；有的脱氧元素也能和硫、氮化合生成硫化物、氮化物。
这类化合物称为初生夹杂物。
除极少数颗粒细小的夹杂物外，大多数初生夹杂都能从钢液中浮升出来进入渣中。
而当钢液冷却和凝固时，由于溶解度下降和氧、硫等的偏析，在凝固过程中又产生氧化物和硫化物等，称为次生夹杂物。
次生夹杂难以从钢中排除而残留在树枝晶间或最后析出于晶粒界上。
图3为FeO夹杂，图4为FeS夹杂。
钢液脱氧后，继续接触到空气或其他氧化物如耐火材料等，使钢液重新吸收氧，即发生二次氧化。
二次氧化是成品钢中非金属夹杂物的重要来源。
钢中有非金属夹杂物存在，破坏了金属基体的连续性，使钢的品质变坏。
在特殊情况下，有的夹杂物有利于钢的某种性能(如切削性)，但这只是在特殊的条件下。
一般说非金属夹杂物对钢的力学性能、物理性能和化学性能都有相当大的危害。
用通俗的话来说，含夹杂物多的钢是“脏”的，纯净的钢所含有的夹杂物很少。
然而纯净钢是一个相对的概念，钢的洁净与否和它的用途有关，也和夹杂物的形状、颗粒大小和可塑性等有关。
数量虽少但颗粒较大的夹杂物往往比数量较多但尺寸细小的夹杂物危害更大；形状不规则的比球形的夹杂物危害大。
钢中夹杂物的产生与去除途径
钢中夹杂物的产生与去除途径李振旭钢中夹杂物对钢质量的影响越来越受到重视，怎样减少钢中夹杂物对钢材性能的影响，各大院校、钢铁研究机构有很多研究成果及文献。
生产清洁钢有很多措施与手段，在此不作详细介绍，我想就电弧炉单设备冶炼，结合很多的文献作一下具体分析与验证。
钢中夹杂物的来源无非有两大类：一、外来夹杂。
二、内生夹杂。
外来夹杂是由原材料、炉渣、耐火材料等引起的。
如炼钢的废钢带入的泥沙、铅锌砷锑鉍等，出钢时钢液混渣，炉衬、出钢槽、盛钢桶等耐火材料的侵蚀、冲刷剥离等造成的。
内生的夹杂物是由脱氧产物、析出气体的反应产物构成的。
一般脱氧产物称为一次夹杂。
二次夹杂为钢液从浇注温度下降到液相线，由于温度下降气体的溶解度下降析出而产生的夹杂物。
三次夹杂是金属在固相线下由于结晶而产生的。
四次夹杂是结晶完成后到常温过程中由于发生组织转变而产生的。
由此可以看出钢中的夹杂物大部分是一次夹杂和二次夹杂。
外来夹杂通过现场管理及使用优质耐火材料是可以控制或减少的，三、四次夹杂是无法消除的，故此不做讨论。
重点讨论一二次夹杂的产生与去除。
钢在熔炼的过程中为了去除由原料带入的杂质及有害元素，往往采取氧化法冶炼。
利用碳氧沸腾来增加熔池的动能，通过一氧化碳的排出将熔于钢液中的气体及夹杂物去除，氧化以后钢液得到净化。
但当氧化结束以后，钢液中存在较多的溶解氧及氧化铁，这种钢液在浇注时会因气体含量高而引起冒涨而导致无法使用，那么就要对钢液进行脱氧操作。
目前脱氧主要有沉淀脱氧、扩散脱氧及两种方法结合的综合脱氧法。
硅铁、锰铁是目前最常用的脱氧剂，其他的有铝、硅铝铁、硅锰合金、硅钙合金、硅钙钡、硅铝钡、硅镁、镍镁合金混合稀土等等。
用于扩散脱氧的有碳粉、硅铁粉、硅钙粉、铝粉、碳化硅粉等。
作为沉淀脱氧剂的硅铁、锰铁等直接加入钢液，它的脱氧产物是SIO2和MnO,MnS等，用铝作为终脱氧剂脱氧其产物是AI2O3，其中一部分会上浮排除，当然还会有部分存在于钢液中，造成氧化物夹杂。
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 硫化物硫化物是钢液中所含的硫在凝固时以沉淀物析出形成的产物。
钢中非金属夹杂物的分类
(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Al2O3等是脆性的，加工时保持原状或只是拉开距离。
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。
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SiO2量较低的铁锰硅酸盐等。
(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Al2O3，Cr2O3等。
(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。
钢中非金属夹杂物及其危害
专题钢中非金属夹杂物及其危害姓名（西安建筑科技大学，陕西西安，710055）摘要:对钢中非金属夹杂物按来源和化学成分进行分类，讨论它产生的原因及其对钢的危害和钢性能的影响，最后简述降低钢中非金属夹杂物的措施。
关键词: 钢；非金属夹杂物；分类；危害Non-metallic Inclusions in Steel and its Hazards.English name(Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'anShanxi , 710055)Abstract: The non-metallic inclusions in steel is classified by source and the chemical composition is presented in this paper. The course of its production ,the hazards of it to steel and its effect to the quality of the steel are described in this paper.At last,the measure of reducing the non-metallic inclusions in steel is evaluated.Key words: steel; non-metallic inclusions; classification; hazards0 前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、硅酸盐和氮化物。
它们是钢在冶炼过程中由于脱氧剂的加入形成氧化物、硅酸盐和钢在凝固过程中由于某些元素(如硫、氮) 溶解度下降而形成的硫化物、氮化物, 这些夹杂物来不及排出而留在钢中。
外来夹杂物是炉渣或耐火材料或其它夹杂在钢液凝固过程中未及时浮出而残留于钢中。
夹杂物和带状组织对管线钢腐蚀性能的影响
夹杂物和带状组织对管线钢腐蚀性能的影响发表时间：2019-12-06T17:10:14.637Z 来源：《科技新时代》2019年10期作者：康海伟[导读] 复合型氧化物中的元素组织形成的带状组织容易导致氢致裂纹的产生，并扩散后形成阶梯状裂纹。
南京钢铁股份有限公司 210035摘要：利用氢致开裂和电化学极化腐蚀充氢法、金相分析试验，对不同化学成分的管线钢氢致开裂性能受带状组织和夹杂物的影响进行研究，并对影响因素进行分析，经过试验发现，导致氢致裂纹发生重要原因为非金属夹杂物。
本文就此进行夹杂物和带状组织所造成的影响进行分析和探讨。
关键词：夹杂物；带头组织；腐蚀性能引言：输送油气中越来越高的H2S，容易对管部造成应力腐蚀和局部、全部腐蚀等，使管线失效，导致严重的经济损失，另外随着输油量需求的不断增加，新管线建设加大了管径，提高了输出量，同时也使输出压力增大，造成腐蚀开裂的情况更加严重，所以对钢管线抗腐蚀性、焊接性、管线强度等都提出了更高的要求。
本文通过对夹杂物和带状组织对三种管线用钢所造成的腐蚀性能影响的相关试验，为管线强度研究提供参考。
一、试验方法和材料采用三种超低碳合金和低碳合金管线用钢作为试验材料，I为耐腐蚀管线钢X52，II为对比钢种，III为耐腐蚀管线钢X65，化学成分对比如表一所示。
表一试验钢材料的化学成分对比（质量分数%）二、试验方法按照相关标准，对三种材料的非金属夹杂物和组织利用金相显微镜进行观察和分析。
针对三种材料，利用静态化学阴极充氢试验法，加入催化剂的充氢试验液对材料进行极化腐蚀，在极化时间12小时后，对材料进行清洗，再通过打磨、切割、抛光等处理，通过能谱仪和扫描电镜对氢致裂纹的腐蚀情况进行研究和分析[1]。
截取腐蚀试验钢进行抗HIC试验，通过对腐蚀试验后的试验钢进行清洗等处理，通过对指定观测面的显微镜观察和利用原位统计分析仪等设备对裂纹情况进行观察，并分析其附近元素分布情况。
三、试验结果分析（一）显微组织夹杂物级别通过对三种试验钢金相显微组织的观察发现，I、II试验钢呈现为珠光体和铁素体相结合的组织；III试验钢为粒状贝氏体和铁素体相结合的组织，通过其能谱和夹杂物形貌进行分析，并对其进行评定发现，I和III 的试验钢中的夹杂物含量远低于II号试验钢中的含量，同时其级别也较低。
夹杂物对钢性能的影响
夹杂物对钢性能的影响1．概要1.1 钢中非金属夹杂物的来源钢铁冶炼是一个非常复杂的物理化学过程。
随着冶炼技术的不断进步，钢的品质得到不断提升。
但是，不管采用何种先进的冶炼技术，钢中总还是不可避免地存在或多或少的非金属夹杂物，其来源大致为以下几方面：①脱氧、脱硫产物，特别是一些比重大的产物没有来得及排除。
②随着钢液温度的降低，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呈非金属化合物在钢中沉淀。
③带入钢液中的炉渣或耐火材料。
④钢铁被大气氧化所形成的氧化物。
通常将前两类夹杂物称为内生夹杂物，后两类夹杂物称为外来夹杂物。
内生夹杂物的类型和组成取决于冶炼的脱氧工艺和钢的成分，尤其是与S、O、N亲和力强的元素含量，如Al、B、Mn、稀土、Ca等。
而与S、O、N亲和力弱的元素，如Ni、Co等，即使它们含量变化很大，对夹杂物也不产生明显影响。
外来夹杂物系偶然生成，通常颗粒大，呈多角形，为成分复杂的化合物，分布也没有规律。
在钢中的含量通常只占夹杂物总量的很小一部分，而且往往是难以确定的。
1.2 夹杂物对钢性能的影响钢中非金属夹杂物的存在通常被认为是有害的。
主要表现对钢的强度、延性、韧性、疲劳等诸方面的影响。
所以冶炼中应采取各种技术措施，尽可能降低其含量，并科学地调节夹杂物的类型、分布、形态等，使其对钢的性能的影响降低到最低限度。
①夹杂物类别的影响铝镇静钢在连铸时，高熔点的Al2O3夹杂物易粘在中间包的水口上面影响浇铸，可通过改变脱氧工艺使钢液中固态的Al2O3夹杂物变为液态的铝酸钙，就可以避免夹杂物在水口上面的粘结。
②夹杂物颗粒大小及分布的影响大而集中的夹杂物对钢的性能很有害，而分布弥散和细小颗粒的夹杂物，不仅其危害能消除，有时还有改善钢的性能的作用。
例如在室温下，Al2O3颗粒超过1μm时，钢的屈服强度和抗张强度降低，但当夹杂物颗粒小于0.3μm时，屈服强度和抗张强度都将提高。
钢液中有同等量的氧、硫含量时，对小型铸件，由于冷却速度快，夹杂物的颗粒小，分布均匀，对铸件的性能几乎不产生影响。
夹杂物的生成及控制
夹杂物的生成及控制作者：shicm 发表日期：2007-5-28 阅读次数：7631 非金属夹杂物情况及分类按其化学成分组成和结构可以分以下几类（1）氧化物夹杂：单一金属氧化物、硅酸盐、尖晶石和各种钙铝酸盐；（2）硫化物夹杂：MnS、CaS等，在轧制过程中具有良好的变形能力；（3）磷化物夹杂：CaP、BaP等还原脱磷产物，在一般钢种中较少出现；（4）氮化物夹杂：TiN、ZrN等夹杂物，是钢液从大气中吸氮的产物；（5）含不同类型夹杂物的复合夹杂。
按其来源主要分为两类：（1）外来夹杂物，主要来源为炉渣卷入钢液形成的卷渣、钢液或炉渣与炉衬耐火材料接触时的侵蚀产物、铁合金及其它炉料带入的夹杂等等，在浇铸过程未及时上浮而残留在钢中，它偶然出现，外形不规则，尺寸大，危害极大；（2）内生夹杂物，在液态或固态钢中，由于脱氧和凝固时进行的各类物理化学反应而形成的，主要是和钢中氧、硫、氮的反应产物,它的形成有四个阶段，钢液脱氧反应时形成的成为原生（一次）夹杂；出钢和浇铸过程中温度下降平衡移动时形成的成为二次夹杂；钢水凝固过程中生成为再生（三次）夹杂；固态相变时因溶解度变化而生成的成为四次夹杂；由于一次、三次夹杂生成和析出的热力学和动力学条件最有利，因此可以认为内生夹杂大部分是在脱氧和凝固时生成的，因此控制夹杂最主要的就是要加强脱氧和严格防止二次氧化。
（3）一些尺寸较大的多相复合结构的夹杂物，有时是不同类型的内生夹杂复合而成，有时则是内生夹杂物与外来夹杂物互相包裹而形成的。
为了方便生产评级和比较，按照标准评级图显微检验法根据夹杂物形态和大小分布将夹杂物分为A、B、C、D、DS五类，这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态:—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；—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)；—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；—D类(球状氧化物类，如钙铝酸盐)：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；—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。
夹杂物对高强度管线钢氢致开裂的影响
100% ；
W
b
100% ；
(a b)
W T
式中，a 为裂纹长度，mm；b 为裂纹宽度，mm；W 为试样宽度，mm；T 为试样厚度，mm，如 图 2 所示。 在测量裂纹长度和宽度时， 把距离小于 0.5mm 的两条或两条以上的裂纹均看作一个裂纹， 距边缘 1.0mm 之内的裂纹可以不涉及在内。在金相显微镜下放大 100 倍能识别的裂纹均计算在内。
并在颗粒度分析软件下进行统计分析。 2.4 HIC 敏感性测试 HIC 敏感性试验依据 GB8650-2006 标准进行，试样尺寸为 100mm×20 mm×Tmm 的长条试样 (T=10mm 为试样厚度)，如图 1 所示。 测量不同成分管线钢 X120 在 NACE 溶液中腐蚀 96h 后的裂纹长度率 CLR、 裂纹宽度率 CTR 和 裂纹敏感率 CSR，其中： 裂纹长度率： C L R 裂纹敏感率： C S R
2.2 金相组织观察 金相试样经磨制、机械抛光后用 4%硝酸酒精溶液侵蚀，采用 Axioplan 型 ZEISS 金相显微镜， 对试验钢显微组织进行观察并拍照。 2.3 夹杂物分析 试样经过机械抛光，夹杂物应保存完好，不经侵蚀在金相显微镜上放大100倍观察并拍照。把试 样上夹杂物最严重的视场与标准级别图片比较来评定其等级。结果是用每个试样每类夹杂物最恶劣 视场的级别数表示。钢中非金属夹杂物的评定方法参照GB/T 10561-2005标准。 将三种试验钢在金相显微镜下放大 100 倍进行夹杂物定量分析，每个试样连续观察 25 个视场，
图3 管线试验钢金相显微组织(箭头方向为轧向)
3.2 夹杂物观察与评级 图 4 所示，图 1#中夹杂物为 1.5 级的 D 类夹杂物，夹杂物有带角或圆形的，形态比小，长度/ 宽度＜3，无规则分布的颗粒，在光学金相显微镜下观察为黑色或带蓝色的颗粒。图 2#和 3#中为 B 类夹杂物，其为氧化铝类，夹杂物大多数没有变形，带角的，形态比小(一般＜3)，沿轧制方向排成 一行(至少有 3 个颗粒)，在光学金相显微镜下观察为黑色或带蓝色的颗粒。
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。
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。
铸件中的夹杂物来源及其危害
铸件中的夹杂物来源及其危害铸件中的夹杂物主要影响铸件的疲劳强度、加工性能、组织性能，还是铸件裂纹产生的原因之一。
但是，在铸件中不可避免存在一定数量的微观夹杂物，一般数量在10的7次方和10的7次方范围内，也就是在70000000--700000000之间。
任何事物都是有利有弊，夹杂物也是如此，数量过多，影响铸件质量，造成铸件缺陷。
控制在一定范围内，有利于铸件凝固结晶、生核，我们铸造工作人员要做的就是把它们的数量控制在我们需要的范围，造富我们的生产即可。
在铸造中，夹杂物来源主要为内生和外生源头内生夹杂物来源于：1.脱气、脱硫物，特别是一些密度大的脱氧产物未及时排除。
2.随合金温度的降低，硫、氧、氮等元素的溶解度相应下降，达到过饱和，这些过饱和析出的组元以低熔点共晶或化合物的形式残留于铸件。
内生夹杂物的类型和组成取决于合金的熔炼工艺与合金成分。
外生夹杂物来源于：1.合金液与金属料表面的粘砂、锈蚀、熔渣，以及与炉衬、包衬等相互作用而生成的非金属夹杂物。
2.合金液被大气氧化生成的氧化物。
外来夹杂物多为成分复杂的氧化物，其尺寸较大，形状多呈多角形，分布无规律。
上面是金属夹杂物在铸件中的来源，下面我们再聊一聊夹杂物对铸件的影响。
非金属夹杂物对铸件质量的影响：一是影响冲击吸收量和疲劳极限等力学性能。
文章开篇我们就说了，各种铸件中不可避免的存在一定量的夹杂物。
这些夹杂物中氧化夹杂物对钢类铸件冲击吸收能量的影响很大。
夹杂物会使材料的疲劳强度极限降低。
夹杂物越粗大，材料的疲劳极限就越低。
夹杂物往往还是零件断裂的裂纹源。
尖角形夹杂物引起应力集中，加快零件的破坏。
二是影响铸造性能。
合金中含有固态夹杂物时，其流动性降低。
分布在晶界上的低熔点夹杂物是铸件产生裂纹的原因之一。
低熔点夹杂物还会促进铸件产生微观缩孔和缩松。
三、夹杂物对铸件有益的影响在某些情况下非金属甲酰胺物对铸佣质量有良好的影响。
例如，钢中的氧化物、硫化物和铸铁中的磷共晶能提高材料的硬度，增加耐磨性。
钢中非金属夹杂对质量的影响及控制措施
内生夹杂和外来夹杂有明显的差别
1)内生夹杂的典型特征是尺寸小，数目多，较均匀地分布在铸 坯的各个部位，夹杂物的成分与钢液成分有很强的依赖关系。 2)外来夹杂往往尺寸较大，形状不规则，具有偶发性，成分和 结构复杂，它与钢液成分没有直接关系，分布位置不定。 3)实际炼钢过程中的夹杂物很少为单纯的内生夹杂或外来夹杂 ，它们经常是共生的，其原因是: ⑴在炼钢过程中各阶段，内生夹杂以外来夹杂为核心析出，并 发生交互反应是一种普遍现象； ⑵脱氧的钢液与卷入的炉渣 (包括保护渣)或耐火材料接触时， 总会或多或少地起反应，因此仍保持原来的内生或外来夹杂 物的成分和结构是不多见的;
VN颗粒
VN颗粒
钙化处理硫化物
当非金属夹杂物尺寸大于50um时，降低了钢的塑性、韧性 和疲劳寿命，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。 一般 我们钢水中夹杂物尺寸都为大于50um。 大型夹杂物不利用钢板 韧性、塑性以及强度指标。除了这些性能外，还有降低抗酸性能、 疲劳性能、表面光洁度 以及焊接性能。
钢中非金属夹杂对质量的影响 及控制措施
工艺技术部
前言
研究重要意义
非金属夹杂物危害：
质量缺陷：
铸坯：表面裂纹，内部裂纹，偏析等； 钢材：裂纹，“翘皮”，线形缺陷等。
钢材性能：
冲压开裂、冷拉断裂等； 延性，低温韧性，抗疲劳破坏，非轧制方向性能，切 削，焊接，耐蚀，电磁性能等。
2
夹杂物控制技术发展趋势
氧化铝夹杂
冲击为3J P460NL1
夹杂+FeO夹杂
延伸 9
12Cr2Mo1VR
多处铝酸盐夹杂
16MnDR 探伤不合国标 I级
多处铝酸盐夹杂
夹杂物相关知识
夹杂物相关知识一、目前，国内外无统一的洁净钢或纯净钢的定义，但一般都认为钢的洁净度时指钢中氧化物夹杂的种类。
数量。
尺寸和分布；而纯净度是指钢中有害元素S、P、N、H、O(总氧)的水平。
洁净钢定义为；当钢中非金属夹杂物直接或间接影响产品的生产性能和使用性能时，该钢就不是洁净钢；而如果非金属夹杂物的数量、尺寸和分布对产品性能都没有影响，那么这种钢久可以认为时洁净钢。
二、非金属夹杂物对刚有什么危害？非金属夹杂物能破坏钢基本组织的连续性，能降低钢的力学性能和疲劳性能，使钢的冷热加工性及某些理化指标恶化。
三、分类1、按其来源可分为两大类；（1）、外来夹杂物：这类夹杂物是由耐火材料、炉渣等在冶炼、出钢、浇注过程中进入钢液中来不及上浮而滞留在钢中造成的，外来夹杂物尺寸比较大，故友称粗夹杂，外形不规则，分布也没有规律；（2）、内生夹杂物：溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，由于溶解度降低，它们与其它元素化合并以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后包含枣钢坯中。
这类化合物称为内生夹杂物，内生夹杂物的颗粒一般比较细小，故又称为细夹杂；外来夹杂物，只要操作正确、仔细，则是可以避免的；内生夹杂物时不可避免的，正确地操作只能减少其数量或改变其成分、大小、及分布情况；我厂做的金相检验中的夹杂物主要时内生夹杂物。
2、按夹杂物尺寸分，钢中夹杂物有不同的分法，一般可分为超显微夹杂物，显微夹杂物和大型夹杂物。
超显微夹杂物是指尺寸小于1um的夹杂物，包括氮化物。
氧化物及硫化物等。
显微夹杂物是指尺寸为1—100um（或1-50um）的夹杂物，主要时外来夹杂物。
3、按夹杂物组成分，钢中夹杂物可分为简单金属氧化物、硅酸盐、钙铝酸盐、和尖晶石夹杂物。
简单金属夹杂物包括FeO-MnO-SiO2.Al2O3。
SiO2.MnO.SiO2.4.非金属夹杂物的分类；用于轧材或铸坯中夹杂物评级的有国家标准评级图。
评级图片是在100倍横向抛光面上面积为0.5mm2的视场。
管线钢浇次头坯夹杂物控制
一 ～ 究 ～与 ～ ～开 一
管线钢浇次头坯夹 杂物控制
栗 红 ， 温铁 光 ， 孙群 ， 陈本 文 ， 常桂 华 （． １ 鞍钢 股份 有 限公 司技 术 中心 ， 宁 鞍 山 ｌ４ ０ ； 辽 １０ ９
２ 鞍钢 股份 有 限公 司炼钢 总厂 ． 宁 鞍 山 １４ ２ ） ． 辽 １ ０ １
ｍｏ ｌ ｏ ｅ ｓ ｅ ｉｔｉ ｈ ａ ｇ ｆ４ ｍ ｏ ｇ ｆ ｓ ｓａ ｎ ｓａ ｔ ｇ ｃ ｓｉ ｇ Ｔ ｏ ｍａ ｙ ｉ ｃ ｕ ｉ ｎ ｎ ｕ ｄ ｐ ｗｄ ｒ ｘ ｓ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｌｎ ｒｔ ｌ ｂ ｉ ｔ ｒ ｎ ａ ｔ ． ｏ ｎ ｎ ｌ ｓｏ ｓ ｉ ｉ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓａ ｓａ ｅ ｍａ ｎ ｙ ｃ ｕ ｅ ｙ ｒ ｏ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｌ ｎ ｓ ｅ ｏ ｎ ｔ ｅ ｅ ｒ ｔｇ ｆｃ ｓｉ ｇ Ａｃ ｈ ｌ ｂ ｒ ｉ ｌ ａ ｓ ｄ ｂ ｅ ｘｄ ｔ ｆｍｏｔ ｔ ｌｆ ｗ ｉ ｈ ａ ｌ ｓａ ｅ ｏ ａ ｔ ． — ｏ ｅ ｅ ｌ ｙ ｎ ｃ ｒ ｉ ｇ ｙ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｆｒｆ ｉ ｇ ｔ ｅ ａｒｅ ｃ ｓ ｆｔ ｎ ｉｈ ａ ｄ ｄ ｃ ｅ ｓｎ ｅ ｘ ｄ ｔ ｎ ｄ ｇ ｅ ｆｍｏ ｔ ｎ ｏ ｄ ｎ ｌ ａ ｕ ｅ ｏ ｘ ｎ ｈ ｉ ｘ ｅ ｓ ｏ ｄ ｓ ｎ ｅ ｒ ａ ｉ ｇ ｒ ｏ ｉ ａ ｉ ｅ ｒ ｅ ｏ ｌ ｉ ｕ ｏ ｅ ｓｅ ｌ ｏ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｗ ｉｈ ｃ ｎ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｏｕ ｎ ｘ ｅ ｄ ｔ ｅ ｔ ｆ ｂ ｏ ｎ ｒ ｏ ｐ ｔ ｅ ｗ ａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ， ｈ ｃ ａ ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ａ ｄ ｅ ｔｎ ｈ ｉ ｏ ｌｗｉ ｇ ａ ｇ ｎ ａ — ｌ ｆ ｍｅ
大型夹杂物造成管材缺陷研究
目Ｉ Ａ女（ｔ＊∞女）女女自Ⅳ＃Ｉｂ｜ｆ＝ｓ¨
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摘要：利用金相显微镜、扫描电镜和能谱仪对钢中大型夹杂物造成管材产生的各种缺陷进行 了分析研究，描述了各种缺陷的宏观和微观特征，探讨了大型夹杂物的危害。
关键词：管材；夹杂物；缺陷；扫描电镜；能谱仪
中图分类号：０７６６＋．１
文献标识码：Ａ
无缝钢管是一种应用广泛的经济型钢材，在 石油开采和加工、管道输送、机械制造、锅炉制造， 水力工程以及大型场馆建设等方面应用广泛，受 国际原油价格暴涨和我国国民经济高速发展的影 响，其市场需求量迅速增加，用户对产品质量的 要求也越来越高。
第２８卷增２ ２００８年１１月
文章编号：１０００一７５７１（２００８）增２—１３８０—１０
冶金分析 Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ
大型夹杂物造成管材缺陷的研究
Ｖ０１．２８，Ｓｕｐｐｌ．２ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，２００８
宁玫。，李志群，张志远，孙梅红，杨翠丽
（天津钢管集团股份有限公司技术中心，天津３００３０１）．
天津钢管集团股份有限公司是专业生产无缝 钢管的大型企业，主要产品为石油套管、高压气瓶 管、高压锅炉管、管线管、结构管等。这些产品使 用条件都比较苛刻，对产品质量和使用性能均有 较高要求：不但要求产品要有较高的强度和良好 的塑性韧性、低的脆性转变温度和良好的焊接性， 还要求有高的耐压、耐Ｈ。Ｓ应力腐蚀及抗氢脆等 特性。为了适应市场对无缝钢管需求数量不断增 长和对品种质量越来越高的变化要求，对钢管生 产的诸多方面，如成分设计与控制、钢的精炼与浇 注工艺、钢管轧制与热处理工艺等均提出严格要 求。影响钢管性能的因素是多方面的，往往涉及 到炼钢、轧管和热处理等多道工序，但可以肯定的 是钢中非金属夹杂物的存在是影响钢管性能的重 要因素，有时甚至是决定性因素。因此，生产出非 金属夹杂物含量低、有害元素含量低、气体含量低 的“纯净钢”是获得性能优良管材的先决条件。为 了实现公司可持续发展目标，打造“绿色”品牌效 应，生产纯净钢已成为我公司增强综合竞争实力 的重要目标。
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管线钢夹杂物的危害及来源
发布时间：2014年04月21日点击数： 61
1）管线钢中夹杂物的危害
管线钢中夹杂物主要以非金属化合物形态存在，如氧化物、硫化物、氮化物等，非金属夹杂物对钢的强度、塑性、韧性等性能有很大影响，这些影响与夹杂物的种类、数量、形状、分布有关，通常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，当然不同的钢种对钢的纯净度与钢中夹杂物的要求也不一样。
对管线钢性能影响较大的夹杂物主要有Al2O3、MnS及钙铝酸盐。
（1）Al2O3
此类夹杂物为钢中内生夹杂物。
管线钢中，采用有Al脱氧工艺即用Fe-Al或Al脱氧时，
Al2O3是常见氧化物夹杂物中对钢质影响最大的一类，它属于脆性不变形夹杂物，与基体的热变形能力差异较大，在热加工的应力作用下，大块的Al2O3等脆性夹杂物，经变形破碎成具有尖锐菱角的夹杂物，并成链状分布在基体中，这些坚硬的形状不规则Al2O3夹杂物能将基体划伤，并在夹杂物周围产生应力集中场直至在交界面处形成空隙或裂纹，同时作为应力集中点，在循环应力作用下，造成管线钢的疲劳断裂。
（2）MnS
管线钢中线性硫化物是裂纹源，使产品易于断裂，对于中厚板易于产生SSC裂纹和HIC裂纹。
钢中硫等有害元素严重恶化钢的性能，主要表现在：损害全厚度韧性；降低上平台韧性和提高韧脆转变温度；导致性能各项异性，在横向和厚度方向上韧性严重恶化；增加热脆和焊接结晶裂纹的倾向性；导致氢致开裂；由于奥氏体转变可在夹杂物上形核，因而导致相变温度升高和软组织的形成。
（3）硅酸盐及钙的铝酸盐
管线钢中此类夹杂物成分复杂，它的产生受钢液脱氧工艺、钢水条件及浇注系统中耐火材料使用情况等的影响，有内生的，也有外来的，还有内外共同作用的。
在轧制过程中，这些夹杂物保持原来的球点状。
特别是硅酸盐夹杂物，它在钢的凝固过程中，由于冷却速度较快，某些液态硅酸盐来不及结晶，其全部或部分以过冷液体即玻璃态的形式存在于钢中，在800℃～1300℃内，塑性依其组成不同变化很快。
管线钢的清洁度、夹杂物类型、尺寸和数量对管线钢的冲击韧性和抗HIC性能有非常显著的影响。
单纯提高洁净度，并不能提高材料的强度，但提高洁净度可以大幅度提高钢材的冲击韧
度，洁净度对钢材冲击韧度的影响要高于对强度的影响。
李代锺认为，为使钢材具有良好的韧性和使韧性各向异性尽可能降低，对夹杂物的要求是：夹杂物的体积分数尽可能低；夹杂物分布均匀；夹杂物要有紧凑的外形；夹杂物的硬度最好为钢基体的两倍，以使夹杂物在热加工时变形最小。
2）夹杂物来源
管线钢中的夹杂物按照来源可以分为内生的和外来的两大类，其中内生夹杂主要为氧化物夹杂有以下几种来源：在炼钢温度下合金化和铝终脱氧时析出脱氧产物，称为一次脱氧产物；钢液从精炼温度冷却至液相线温度过程中析出的脱氧产物，称为二次脱氧；钢液从液相线温度冷却到固相线温度时析出的脱氧产物，称为三次脱氧产物。
内生夹杂物在钢中的分布相对来说是比较均匀的，它们的颗粒一般比较细小。
而外来夹杂主要是在钢的熔炼、出钢和浇铸过程中，钢液同耐火材料和炉渣相接触，炉渣被卷入钢液中（特别是出钢的时候），耐火材料在高温收到冲蚀，它的颗粒混入钢液中，这些情况都难以避免。
混入钢液中的耐火材料和炉渣颗粒通过与钢液起化学反应不断在成分和结构上发生变化。
这些颗粒，不论是刚刚被机械地带入钢液中的，还是经历了相当变化的，一旦被滞留到铸件中，就变成了钢中的夹杂物，这些就叫外来夹杂物。
外来一般来说尺寸较大，外形不规则，结构复杂，只是偶然在这里或者那里出现。
夹杂物的来源和分类下图。
——本文摘自文献综述。