非金属夹杂物
非金属夹杂物
概念 钢中存在的非金属化合物，如 氧 化物、硫化物、氮化物、硅酸物等都是独 立存在的相，统称为非金属夹杂物。
来源 主要是由脱氧产物和钢液凝固时 ，由于一系列物化反应所形成的各种夹杂 物组成。
非金属夹杂物
相关标准 GB/T 10561-2005 ISO 4967:2013(E) ASMT E45-13 DIN 50602-1985
评级原则： 每类分别评级
根据非金属夹杂物颗粒宽度的不同分成两 个系列，即粗系、细系 (DS除外) 。
每个系列由表示夹杂物含量递增的六级图 片组成，即0.5级～3.0级。，这些级别随着 夹杂物的长度或串（条）状夹杂物的长度 （A,B,C类），或夹杂物的数量（D类）， 或夹杂物的直径（DS类）的增加而递增。
表1 评级界限最小值
评级 图级 A总长度 别i μ m
0.5 37
夹杂物类别
B总长度 C总长度
μm
μm
17
18
D数量 个
1
DS直径 μm
13
1.0 127
77
76
4 19
1.5 261
184
176 9 27
2.0 436
343
320 16 38
2.5 649
555
510 25 53
3.0
898
822
非金属夹杂物
— 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；
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。
非金属夹杂物在显微镜下的主要性征
非金属夹杂物在显微镜下的主要性征非金属夹杂物在显微镜下的主要性征各类夹杂物都具有独特的属性，用金相法鉴定夹杂物时主要依据的是它的光学特性、形态分布、力学性质、化学性质等。
1. 夹杂物的形态与分布很多夹杂物具有特定的外形，这种特定的外形和分布方式与夹杂物的类型、来源有关。
夹杂物若形成时间早，并以固态形式出现在钢液中，一般多具有一定的几何形状(如磨面上TiN夹杂呈方形、三角形)；夹杂物若以液态的第二相存在于钢液中，由于表面张力的作用多呈球状(如一些硅酸盐及玻璃)；若夹杂物析出较晚，则多沿晶界分布。
按夹杂物与晶界浸润情况不同，夹杂物或呈颗粒形(如FeO)，或呈薄膜状(如FeS)；经形变后的材料中，脆性夹杂物(如Al2O3)多呈点链状分布，而塑性夹杂物(如一些硫化物及含SiO2低于60%的硅酸盐)则沿变形方向呈条带状。
此外，金属材料中往往是多种夹杂物共存，它们在冷凝过程中相互影响，形成几种夹杂物的固溶体或机械混合物。
如FeS与MnS组成固溶体，FeO与2FeO•SiO2组成球状共晶夹杂。
2. 夹杂物的光学特性夹杂物的光学特性是指它对光的反射能力，自身的透明度及色彩，是否具有光学各向异性效应及对光的干涉效应等，这是利用光学显微镜鉴定夹杂物的重要手段。
(1) 夹杂物的反光能力辨认夹杂物的反光能力是在普通光学显微镜的明视场下进行的，根据夹杂物的大小选用中倍或高倍放大观察。
夹杂物若对光的反射能力差表现为暗黑、深灰色；若对光的反射能力强，则接近金属基体光泽，呈亮黄色、金黄色。
各类夹杂物在明视场下观察都具有一定的色彩，如SiO2呈暗灰色，MnS呈蓝灰色，CrS呈灰黄色，VN呈淡粉色，TiN为金黄色。
(2) 夹杂物的透明度与颜色夹杂物的透明度与体色是借助暗视场显微镜(或偏振光显微镜)进行观察的。
透明夹杂物在暗视场下是发亮的，因为光线透过透明夹杂物以后，在夹杂物与金属交界面上产生反射，反射光经过夹杂物后而射入镜筒内。
光线的强度取决于夹杂物的透明程度，并能反映出夹杂物的体色。
金属冶炼过程中的非金属夹杂物控制
扫描电镜(SEM)
总结词
扫描电镜是一种高分辨率的显微镜，能够观察金属材料表面和内部的微观结构，适用于非金属夹杂物的检测和表 征。
详细描述
扫描电镜利用电子束扫描金属材料的表面，通过收集和分析反射回来的电子信号，形成高分辨率的图像。该方法 能够观察夹杂物的形貌、大小、分布和成分等信息，具有较高的精度和分辨率。
对金属材料性能的影响
力学性能
非金属夹杂物会降低金属的力学性能，如强度、韧性、疲劳寿命等 。夹杂物的存在会导致应力集中，降低材料的抗拉强度和疲劳极限 。
物理性能
非金属夹杂物对金属的物理性能也有显著影响。例如，夹杂物会降 低金属的导电性、导热性和磁性等。
工艺性能
非金属夹杂物还会影响金属的加工性能，如焊接、热处理、塑性加工 等。夹杂物的存在可能导致焊缝开裂、热处理时组织不均匀等问题。
X射线衍射(XRD)
总结词
X射线衍射是一种用于分析金属材料 晶体结构和相组成的检测方法，可以 用于非金属夹杂物的鉴别和定量分析 。
详细描述
X射线衍射利用X射线照射金属材料， 通过分析衍射图谱来判断材料的晶体 结构和相组成。该方法能够鉴别夹杂 物的矿物组成和含量，具有较高的精 度和可靠性。
04
非金属夹杂物的控制技术与实践
金属冶炼过程中的非金属 夹杂物控制
汇报人：可编辑 2024-01-06
目录
• 非金属夹杂物的基本概述 • 非金属夹杂物的来源与控制策略 • 非金属夹杂物检测与表征技术 • 非金属夹杂物的控制技术与实践 • 非金属夹杂物控制的效果评估与优化建议 • 案例分析：某钢厂非金属夹杂物控制实践
01
非金属夹杂物的基本概述
定期检查熔炼炉内衬，确保其完 好无损，防止剥落物混入金属溶 液。
非金属夹杂物的abcd分类
非金属夹杂物的abcd分类
非金属夹杂物ABcd分类是指专业人士根据非金属夹杂物所形成
的一系列分类方法。
为了弄清楚非金属夹杂物的结构特征，人们不仅
考虑各夹杂物的组分，还研究它们的比例和形态。
最近，人们发现，
将非金属夹杂物分成4个类别（ABcd）明显简化了它们的研究和分析。
A类夹杂物是由单细胞金刚石和超硬物质组成的，其具有规整的
构造，由金刚石的晶体以及超硬物质的核晶体组成。
因此，可以很容
易判断出，A类夹杂物是最强韧的，具有最高的硬度、抗拉强度和抗疲劳承受能力。
B类夹杂物有多种类型，其中一种主要由硫酸铁脱氢结晶而成，
具有不规则的层状构造。
它比A类夹杂物要弱，并具有较低的硬度、
抗拉强度、耐磨性和抗疲劳承受能力。
C类夹杂物主要由极细粉尘组成，具有不可均匀性，其粒子粒度小，表面分布不均匀，硬度低，但有时也可以具有较好的抗拉强度。
D类夹杂物大多为无规则结构，其中一种由由粉末无机物组成
（如硅砂、石墨云母等），具有疏松结构，抗弯性能低。
总之，非金属夹杂物的ABcd分类为我们提供了一种新的方法来
研究和分析非金属夹杂物的结构特征，有助于提高我们的了解，并利
用这一信息多方面改善材料的性能。
钢中的非金属夹杂物分类方法如何
钢中的非金属夹杂物分类方法如何？来源何处2009-05-21 11:17 评论（0）浏览（289）一）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)内在的：包括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。
(2)外来的：包括从炉衬或包衬、或从汤道砖、中包绝热板、保护渣迸人钢水中的夹杂物（有人还将钢水二次氧化生成的夹杂物包括在内）。
一般说来外来夹杂物颗粒较人，在钢中比较集中，而内在夹杂物则一与此相反。
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)。
(2)硫化物：如FeS、MnS及(Fe. Mn) S的固溶体。
当加Al过多时可能以A12S3出现。
(3)氮化物：如TiN, ZrN 等3．按夹杂物的变形性能分类，当钢进行热加工时，例如：轧制时，夹杂物此时是否也变形，它对钢的性能有明显的影响。
为此，把夹杂物分为三类：(1)脆性：这类夹杂物完全没有塑性，在热加工时，尺寸和形状都没有变化，属于这一类的主要是A1203、Cr203等，‘它们属于高熔点的夹杂物。
(2)塑性：钢在加工变形时，夹杂物也能随之变形，形成条状，属于这类的有硫化物以及含SiO240--60％的铁、锰硅酸盐。
(3)球状（或点状）不变形：属于这类的有Si02 及SiO2 >70％的硅酸盐。
4．按尺寸大小分类，可分三类：(1)大型：尺寸> 100微米。
(2）中型：也叫显微型，尺寸1-100微米。
(3)小型：也叫超显微型，尺寸＜100微米。
（二）钢中非金属夹杂物主要来源于：1．钢中杂质氧化的产物、脱氧产物和钢在浇注与凝固过程中的反应产物、因溶解度下降的析出物；2．原材料带人的杂质；3．混人的炉渣或炉衬与浇注设备的耐火材料等。
铸造凝固中的非金属夹杂物
合金成分对夹杂物形状的影响是由于它改变 了界面张力。 Ⅰ型 Ⅱ型 球形----晶内 枝晶间杆状----晶界
Ⅲ型 多面体结晶形----晶内
铁基合金中的SiO2形态
（a）单球 （b）多链球
夹杂物形状对机械性能影响：
球形，影响小 尖角薄膜状，危害大 细小，分散，晶内，危害小
四、减少和排除夹杂物的途径
一般去气的措施利于排除夹杂物，但因夹杂物 密度大，不易去除，为此采取以下措施： （1）正确选择合金成分，严格控制易氧化元素的含量 （2）加溶剂
液面覆盖一层溶剂，吸收上浮的夹杂物
液中加入溶剂，与夹杂物形成密度更小的液态夹杂物
降低夹杂物熔点，便于集合和上浮
（3）采用复合脱氧剂：可生成密度小，熔点低的液 态脱氧产物，利于上浮，排除 （4）采用真空或在保护气氛下熔炼和浇注 （5）避免浇注，充型时发生飞溅和涡流 （6）过滤法，通过过滤器，再注入型腔
1、形成过程
表面层氧化 氧化膜不断增厚 涡流、飞溅等把氧化膜卷入金属液 氧化夹杂物
2、影响二次氧化夹杂物形成的因素：
（1）合金成分
元素氧化的难易 元素含量的多少 合金的结膜温度 逸出气体
氧化性强，氧化严重。 Si、Mn、C、Fe氧化能力依次减弱， Fe含量 最多，二次氧化夹杂物中Fe含量仍较高。 熔点较低，合金的结膜温度低，此类液态夹杂 物易上浮，排除，减少二次氧化夹杂物 。 减轻金属液氧化程度。氧化性强
（7）型砂中控制水分，加入煤粉，铸型表面撒剂， 形成还原性气氛
2、对铸造性能的影响：
1）流动性降低 2）铸件产生热裂：分布在晶界上的低熔点夹杂物 3）微观缩孔和气缩孔:低熔点夹杂物 如钢中的 FeO收缩较大；MnS促进气孔形成
3、好的作用： 1）钢中的氧化物、碳化物和铸铁中的磷共晶 能提高材料的硬度，增加耐磨性 2）钢中微量Ca和S形成球形CaS，分布在晶 内，改善钢的切削性
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。
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。
非金属夹杂物的分析与评定ppt课件
* 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。
*2．试验材料 非金属夹杂物试样
*
*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。
*
*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）。
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。
*
*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。
*
*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
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《钢材质量检验》单元教学设计一、教案头
二、教学过程设计
三、讲义
1.钢中非金属夹杂物的种类和特征
非金属夹杂物显著影响钢的使用性能，同时对钢的切削性能及表面粗糙度也有重要影响。
分析夹杂物的类型、数量、大小、形状和分布是冶金质量检验及失效分析的重要方面。
钢中非金属夹杂物依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不及上浮而滞留在钢中造成的，外来夹杂物尺寸较大，故又称粗夹杂，外形不规则，分布也没有规律。
（2）内夹杂物：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，它们与其他元素化合并以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后包含在钢锭中，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。
通常钢中非金属夹杂物主要是内生夹杂物。
内生夹杂物是不可避免的，正确的操作只能减少其数量或改变其成分、大小及分布情况；至于外来夹杂物，只要操作正确、仔细，则可避免。
钢中常见的非金属夹杂物，依其性质、形态和变形特征等又可分为以下几种。
（1）氧化物：常见的氧化物有FeO、MnO、SiO2、AL2O3、Cr2O3等。
多数氧化物的塑性极低，脆性大、易断裂，属脆性夹杂物，经轧、锻后沿加工方向排列成串或点链状分布，在明场下呈灰色。
抛光性差、易剥落，如图4-12所示。
（2）硫化物：如MnS、FeS等，塑性较好，属塑性夹杂物。
经轧、锻加工后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段状。
在明场下呈浅灰色。
抛光性好，不易剥落，如图4-13所示。
（3）硅酸盐：硅酸盐夹杂有易变形的（如2MnO.SiO2），也有不易变形的。
易变形的硅酸盐夹杂与硫化物相似，沿加工方向延伸变形呈线段状，明场下呈灰色或暗灰色；不易变形的硅酸盐与氧化物相似，沿加工方向呈颗粒状分布，明场下也呈暗灰色。
在定量评级时，脆性硅酸盐按氧化物评级，而塑性硅酸盐按硫化物评级。
（4）点状不变形夹杂物：简称点状鸡杂，铬轴承钢的点状夹杂物主要是由镁尖晶石和含钙的铝酸盐或含铝、钙、锰的硅酸盐所组成。
这种不变形夹杂物经加工后不变形，以后球状形式存在，如图4-14所示。
（5）氮化物：通常遇到的氮化物夹杂有AlN、TiN、VN、ZrN等，它们的形状一般比较规则，多呈长方形、正方形、三角形。
压力加工不变形。
在明场下呈浅黄、金黄或玫瑰色。
非金属夹杂物是钢中不可避免的夹杂，它的存在使金属基体的连续性受到破坏，非金属夹杂物在钢中的形态、含量和分布都不同程度地影响了钢的各种性能，诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。
因此，正确测定与评价钢中非金属夹杂物是提高钢材质量不可忽视的环节。
2. 非金属夹杂物的鉴定方法
3.夹杂物的评级
四、训练任务
1.任务名称：钢的布氏硬度测试
2.任务要求：①小组长明确分工，组内协助完成任务。
②工作细致认真，能熟练操作布氏硬度计。
③测试结果分析要思路清晰，任务单填写要求工整整洁。
④小组展示语言要大方得体，小组评价时要客观公正。
3.实训用具：标准硬度块3块、布氏硬度计、目测显微镜、纱布、酒精。
4.操作步骤：
（1）用棉纱布沾取少许酒精擦拭标准硬度块表面，至表面干净整洁。
（2）按标准要求选择合适的布氏硬度计的压头，将压头平整的安装在布氏硬度计的端头。
（3）在试验机的操作界面上设置压头类型、压头尺寸D、试验力F、保压时间t。
启动试验机开始硬度测试。
（4）测试完毕后，降下工作台，取下试样。
用目测显微镜测试压痕直径d，利用自动测试软件计算其布氏硬度值。
（5）按标准要求对测试结果进行修约，将修约后的结果记录在实训任务单的相应位置。
（6）各组派代表上讲台展示本组的测试结果，并简要分析数据或结果的处理过程。
（7）教师给出标准值和评分标准，学生完成组内自评、小组互评。
（8）教师对本次训练项目和知识点做总结，布置下次课的任务。
参考资料：GB/T231—1998《金属布氏硬度试验》
5.实训任务单
本次实训将学生分为三组，测试20#、45#、60#钢标准块的硬度，并简要分析钢的硬度与碳含量之间的关系。
五、教学评价
教师给出评分标准。
各小组进行小组间互评、小组内自评打分，教师做整体评价。
具体评分标准如下：。