钢中非金属夹杂物观察和评级.
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。
ASTM_E45-1997钢中非金属夹杂物评定方法中文[1]
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ASTM E45-05 钢中夹杂物含量的评定方法1 范围1.1 本标准的试验方法为测定锻钢中非金属夹杂物含量的方法。
宏观试验法包括微蚀、断口、台阶和磁粉法。
显微试验法通常包括5种检测。
根据夹杂物形状而不是化学特点，显微法将夹杂物划分为不同类型。
这里主要讨论了金相照相技术，它允许形状类似的夹杂物之间略有不同。
这些方法在主要用来评定夹杂物的同时，某些方法也可以评估诸如碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物和金属间化合物的组成。
除了钢以外，其它合金在有些情况下也可以应用这些方法。
根据这些方法在钢中的应用情况，将分别给予介绍。
1.2 本标准适用于人工评定夹杂物含量。
其他ASTM标准介绍了用JK评级图的自动法（ASTM E1122 ）和图像分析法（ASTM E1245 ）。
1.3 按照钢的类型和性能要求，可以采用宏观法或显微法，也可以将二者结合起来，以得到最佳结果。
1.4 这些试验方法仅仅为推荐方法，对任何级别的钢而言，这些方法都不能作为合格与否的判据。
1.5 本标准未注明与安全相关的事项，如果有的话，也只涉及本标准的使用。
标准使用者应建立适当的安全和健康操作规程，并且在使用标准前应确定其适用性。
2 参考文献2.1 ASTM标准：A 295 高碳耐磨轴承钢技术条件A 485 强淬透性耐磨轴承钢技术条件A 534 耐磨轴承用渗碳钢技术条件A 535 特种性能的滚珠和滚柱轴承钢技术条件A 756 耐磨轴承用不锈钢技术条件A 866 耐磨轴承用中碳钢技术条件D 96 用离心法分离原油中水和沉淀物的试验方法E 3 制备金相试样指南E 7 金相显微镜术语E 381 钢棒，钢坯，钢锭和锻件的宏观试验法E 709 磁粉检测指南E 768 自动测定钢中夹杂物的试样的制备和评定操作规程E 1122 用自动图像分析法获得JK夹杂物等级的操作规程E 1245 用自动图像分析法确定金属中夹杂物或第二相含量的操作规程2.2 SAE标准：J421，磁粉法测定钢的清洁度等级J422，钢中夹杂物评定的推荐操作规程2.3 航空材料技术条件2300，高级飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2301，飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2303，飞行性能钢的清洁度：耐腐蚀马氏体钢磁粉检测程序2304，特种飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2.4 ISO标准：ISO 3763，锻钢——非金属夹杂物的宏观评定法ISO 4967，钢——使用标准图谱的非金属夹杂物显微评定方法2.5 ASTM附加标准：钢中夹杂物评级图Ⅰ-r和评级图Ⅱ低碳钢的4张显微照片3 术语3.1 定义：3.1.1 本标准中用到的定义，见ASTM E7 。
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。
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。
钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法介绍
钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法介绍GB/T 10561—2005—何群雄，孙时秋：介绍了钢中非金属夹杂物含量测定显微检验法的概况，并对国标等同采用国际标准ISO4967：1998后变化的技术内容作了简要说明。
：非金属夹杂物；标准评级图显微检验法 0钢中非金属夹杂物的评定是衡量钢内在质量的一种重要方法，通过该方法的检验能反映钢中非金属夹杂物的含量、沾污度以及类型，为满足产品设计要求或改进生产工艺提供可靠的依据，尤其是非金属夹杂物的显微检验方法，更是各国冶金学家长期研究的课题。
随着显微技术和电子金相技术的不断发展，采用自动图像仪及计算机软件来评定非金属夹杂物的方法已经越来越多的被用于进行科学研究和实际生产检验。
目前美国金属材料协会（ASTM）E4委员会已有3个显微检验方法来评定非金属夹杂物含量的方法标准，即ASTM E45-97《用评级图谱评定非金属夹杂物的人工方法》、ASTM E1122-1986《自动图像分析法检查非金属夹杂物级别的方法》和ASTM E1245-2000《采用自动图像分析法测定钢中非金属夹杂物或第二相含量的方法》。
但是，应用光学显微镜测定钢中非金属夹杂物的标准图谱评级方法，至今还是在被最广泛地采用。
随着钢铁冶金技术的不断发展和对钢铁材料质量的要求不断提高，标准图谱评级的显微方法检验标准也在不断地修改和完善之中，如现行的国际标准ISO4967-1998《用标准图谱评定钢非金属夹杂物的显微方法》和美国ASTME45-97《钢中非金属夹杂物含量测定方法》对标准图谱和评定方法都作了较大的修改和变动，较好地解决了用光学显微镜评定钢中非金属夹杂物评定的一系列问题，使标准图谱的显微评定方法日趋完善。
GB/T10561-1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》标准是我国钢检测领域的一项重要的基础标准，也是钢中非金属夹杂物含量的主要检测方法之一。
该标准已颁布了一项重要的基础标准，也是钢中非金属夹杂物含量的主要检测方法之一。
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。
钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法
—— 直径或边长大于 25mm、小于或等于 40mm 的钢棒或钢坯：检验面为通过直径的截面的一 半（由试样中心到边缘，图 2）；
—— 直径或边长小于或等于 25mm 的钢棒：检验面为通过直径的整个截面，其长度应保证得 到约 200mm2 的检验面积（图 3）；
形态比 aspect ratio 二维平面上微观形貌的长宽比 3.2 不连续条状 discontinuous stringer 在一平行于热加工轴向的平面上成直线排列的三个或三个以上，并且任意两个相邻的夹杂物之 间的横向间距不超过 15μm，纵向间距小于 40μm 的夹杂物 3.3 细条状夹杂物 strIp inclusion 在变形方向被高度拉长的单个夹杂物，或者在一平行于热加工轴向的平面上成直线排列的，并 且任何两个最邻近的夹杂物之间的横向距离不超过 15μm，纵向间距小于 40μm 的三个或三个以上的 夹杂物 3.4 聚集类夹杂物 gather inclusion 相邻夹杂物的横向距离 s（夹杂物中心之间的距离）≤15μm 呈簇状分布的夹杂物 3.5 非传统夹杂物 non-traditional inclusion 除传统硫化物、氧化物、硅酸盐夹杂物外，炼钢过程中经过添加稀土元素或钙处理后形成的稀 土夹杂物、钙夹杂物以及复合夹杂物。 3.6 沉淀相类 types of precipitate 饱和固溶体温度降低时析出的或固溶处理后得到的过饱和固溶体在时效时析出的相。这类析出 相包括氮化钛、硼化物、碳化物、碳氮化合物、氮化物或其他金属间化合物。
—— 厚度小于或等于 25mm 的钢板：检验面位于宽度 1/4 处的全厚度截面（见图 4）； —— 厚度大于 25mm、小于或等于 50mm 的钢板：检验面为位于宽度的 1/4 和从钢板表面到中
钢中非金属夹杂物含量的测定-标准评级图显微检验法介绍(续)
钢中非金属夹杂物含量的测定-标准评级图显微检验法介绍(续)何群雄,孙时秋3.6 “5夹杂物含量的测定”3.6.1 视场形状和尺寸采用显微方法进行对比评定法时,视场的形状和大小是一个不可忽视的参数,必须在标准中予以明确规定,原国标GB/T 10561-1989标准中规定,无论投影法还是直接观察法,均采用实际视场直径为0.80mm(实际面积为0.50mm )的圆形视场。
而新标准规定,夹杂物评定的视场应为边长为0.71mm(实际面积为0.50mm )的正方形视场。
通常按A法(最恶劣视场)评定时,视场形状的变化不会对夹杂物的评级有很大的影响,也许仅对个别的的超长尺寸的夹杂物可能会有些区别,但按B法评定时,要保证进行逐个视场评定而不漏局部的区域,实现逐个视场相接,则正方形视场要优越得多,考虑与国际接轨,并符合等同采用ISO 4967:1998的原则,新标准采用面积为0.50 mm 的正方形视场。
3.6.2 关于放大倍率由于评级图谱和各级别的长度界限值均为100倍下所规定的,故新标准规定应在100倍下进行观察,当采用投影法时,必须保证在毛玻璃上放大100±2倍,如果直接用目镜观察,则必须在适当位置上放置试验网格,以使检验的面积为0.50 mm ,而改变了原GB/T 10561-1989的直接观察法的放大倍率可略有变化(90～100),仲裁时必须放大100倍的规定。
3.6.3 夹杂物的评定方法新标准规定有两种评定方法:①A法(即最恶劣视场法),A法系对被检试样抛光面上的夹杂物最严重的视场进行评级,评级按每类夹杂物的粗系和细系进行评定。
②B法,B法系对被检试样抛光面上的每个视场按每类夹杂物的粗系或细系进行评级。
为此,检验时必须连续地移动视场,保持每个视场相接,而不是随机选择视场。
但是为了降低检验费用和检验工作量,允许减少所检验的视场数,或者采用一种使视场分布符合一定规律,而对试样作局部检验的方案。
然而,不论采用减少检验视场数或采用按一定分布规律的视场检验,均应事先协商一致。
非金属夹杂物
金相分析
表 主要元素及其参考含量 （wt%） 元素 Ca Si Mn Al O Na Mg K Fe 含量 22.43 15.49 0.91 4.12 47.27 6.45 1.12 0.14 2.07
元素
含量
表 O
主要元素及其参考含量 （wt%） Fe Mg Ca Si S Al
5.56 4.28 2.32 1.16 1.11
45.30 7.33
钢中非金属夹杂物的鉴定方法
夹杂物的鉴定分为宏观鉴定和微观鉴定。宏观鉴定的方法有探伤法、 低倍检验等，主要用于宏观性检验。本章主要介绍微观鉴定方法，有 金相分析、电子光学方法（电子探针、扫描电镜附能谱仪分析）等。 另外还可利用电解分离法分离出夹杂物，测定夹杂物的化学组成及含 量。 金相分析法 金相分析法是夹杂物一般定性及定量分析应用最为广泛的一种简便方 法，即利用金相显微镜进行比对或计算的方法测定钢中夹杂物的含量， 还能够鉴别夹杂物的类型、形状、大小和分布。在金相鉴别的基础上， 可为电子探针、能谱成分测定提供确切区域。 明场鉴定方法：在明场下，主要研究夹杂物的形状、大小、分布、数 量、表面色彩、反光能力、结构、磨光性和可塑性等，通常在放大 100～500倍下进行。 暗场鉴定方法：暗场下可研究夹杂物的透明度和固有色彩。 偏振光鉴定方法：在偏振光下主要判别夹杂物的各向异性效应和黑十 字等现象。
GB/T 10561-2005（ISO 4967:1998）检测方法
该标准把钢中非金属夹杂物分为A、B、C、D、DS等五大类，其中又 把A类～D类按夹杂物粗、细（宽度或直径）分为两类，分别评定，用 字母e表示粗系的夹杂物，每类夹杂物随含量（递增）级别从0.5级至3 级，级差为0.5级，共6个级别。 非常规类型夹杂物的评定也可通过将其形状与上述五类夹杂物进行比 较，并注明其化学特征，例如：球状硫化物可作为D类夹杂物评定， 但在实验报告中应加注一个下标（如Dsulf表示球状硫化物；Dcas表示 球状硫化钙；DRES表示球状稀土硫化物；DDup表示球状复相夹杂物， 如硫化钙包裹着氧化铝）。 沉淀相类如硼化物、碳化物、碳氮化合物或氮化物的评定，也可以根 据它们的形态与上述五类夹杂物进行比较，并按上述的方法表示它们 的化学特征。
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。
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。
非金属夹杂物评级
非金属夹杂物评级是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。
每个等级的非金属夹杂物数量和尺寸都有所不同。
在GB/T 10561《钢中非金属夹杂物含量的测定》标准中，对两夹杂物之间的间距也有相关规定，避免对同一视场出现的同类多条夹杂物产生错误评定。
碳素钢和合金钢中非金属夹杂物主要有硫化物、氧化铝类，硅酸盐类夹杂物等。
这些非金属夹杂物往往是工件失效的主要原因之一。
在评级过程中，可以通过对夹杂物的类型、数量、尺寸以及分布进行分析，结合有关标准和相关微区成分分析来定量评定夹杂物的级别，综合判定钢的质量，进而找出规律，改进工艺，尽可能减少有害夹杂物的含量，提高产品质量。
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。
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]。
非金属夹杂物的分析与评定
SiO2 500x
6、非金属夹杂物的特征
b）氧化物
Cr2O3夹杂 500x
6、非金属夹杂物的特征
b）氧化物
Cr2O3夹杂 500x
6、非金属夹杂物的特征
c）硅酸盐夹杂物 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。
2．试验材料 非金属夹杂物试样
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。
四、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?
d、评级原则
分为A、B、C、D、DS五类，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）。
6、非金属夹杂物的特征
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。
6、非金属夹杂物的特征
a）硫化物
硫化物夹杂断口
MnS夹杂 300x
6、非金属夹杂物的特征
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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μm
B 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）
i
0.5 1 1.5 2 2.5 3
37 127 261 436 649 898 （＜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 13
A B C D
2 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。
用于测量夹杂物的试样的抛光面面积约为200mm 2（20mm×10mm），并且平行于钢材纵轴，位于钢材外表面到中心的中间位置。
3.1 试样的取样部位和方向
直径或边长大于40mm 的钢棒或钢坯，检验面为钢材外表面到中心的中间位置的部分径向截面。
直径或边长大于25mm 、小于或等于40mm 的钢棒或钢坯，检验面为通过直径的截面的一半。
直径或边长小于或等于25mm 的钢棒，检验面为通过直径的整个截面，其长度应保证得到约的检验面积200mm 2的检验面积。
厚度小于或等于25mm 的钢板，检验面位于宽度1/4处的全厚度截面。
厚度大于25mm 、小于或等于40mm 的钢板，检验面位于宽度1/4处和从钢板表面到中心的位置，检验面位于钢板厚度的1/2处截面。
厚度大于50mm 的钢板，检验面位于宽度1/4处和从钢板表面到中心的位置，检验面位于钢板厚度的1/4处截面。
具体取样示意图可见标准GBT 10516 2005。
3.3 试样制备
试样应切割加工，以获得检测面。
为使检测面平整，避免抛光时试样边缘磨成圆角，试样可用夹具或镶嵌的方法加以固定。
试样抛光时，要避免夹杂物的剥落、变形或抛光表面被污染，使检验面尽可能干净和夹杂物形态不受影响。
当夹杂物细小时，尤其要注意以上几点。
需要时可使用金刚石磨料抛光。
某些情况下试样硬度较小时可先进行淬火处理，以增加基体硬度，并且使硬度均匀。
4. 观察方法
4.1 明场观察
抛光试样，不需侵蚀，在光学显微镜下观察，记录夹杂物的数量、形状、尺寸和分布，以及反光色和形变能力。
4.2 暗场观察
记录夹杂物的固有色彩和透明度，透明夹杂物在暗场下发亮，不透明夹杂物在暗场下呈暗黑色，有时可看到一亮边。
4.3 偏光观察
主要是用来鉴别夹杂物是各项同性，还是各向异性，还可以观察夹杂物透明度和固有色
彩，可代替暗场观察，但灵敏度低于暗场观察。
5. 检测方法
5.1 A 法
检验整个抛光面。
对于每一类夹杂物，按细系和粗系记下与所检测面上最恶劣视场相符合的标准图片的级别数。
5.2 B 法
检验整个抛光面。
将试样每一个视场同标准图片相对比，每类夹杂物按细系和粗系记下与检验视场相最符合的级别数。
5.3 A 法和B 法的通则
将每一个观察的视场同标准评级图谱进行对比，若一个视场处于两个标准图片之间时，应记录较低一级。
非传统类型夹杂物按与其形态最接近的A 、B 、C 、D 、DS 类夹杂物评定，应在表示这些夹杂物的符号加下标，注明其为非传统类型夹杂物。
6. 结果表示方法
6.1 通则
用每个试样的级别以及在此基础上所得的每炉钢每类和每个宽度系列夹杂物的算术平均值来表示结果。
6.2 A 法
表示与每类夹杂物和每个宽度系列夹杂物最恶劣视场相符合的级别。
在每类夹杂物代号后再加上最恶劣视场的级别，用e 表示粗系夹杂物，用s 表示超尺寸夹杂物。
6.2 B 法
表示给定观察视场数中每类夹杂物和每个宽度系列夹杂物在给定级别上的视场总数。
对于所给定的各类夹杂物级别，可以用所有视场的全套数据，按专门的方法表示其结果。
7. 试验报告内容
（1）标准编号
（2）钢的牌号、炉号、热处理方法等（3）产品类型和尺寸
（4）取样方向和检测面位置
（5）观察方法、检测方法、结果表示法（6）放大倍率（大于100倍时）（7）观察的视场数或总检验面积（8）各项检测结果
（9）对非传统类型夹杂物所采用的下表的说明（10）试验编号和日期（11）试验员姓名
8. 实例
10CrNi5Mo 钢热轧薄板非金属夹杂物评级。
D 类粗系0.5级 D 类细系1.0级
B 类1.5级 DS 类1.5级。