非金属夹杂物

《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：