夹杂物及其物相分析
夹杂物的鉴定方法
夹杂物的研究方法归纳夹杂物鉴定技术，可分为两类。
第一类是在位鉴定检查。
在位鉴定检查是在夹杂物和钢的基体不分离的情况下进行检查，它可分为宏观在位检查和微观在位检查。
宏观在位检查有：低倍酸浸、硫印、X光透射、超声波检查等。
这些方法可以确定夹杂物（或缺陷）在钢材或工件中的位置、尺寸和分布。
根据这些检查的结果可以评价工艺因素对钢清洁度的影响，可以发现肉眼难于发现的夹杂物缺陷，避免继续加工或投入使用，造成不应有的损害和损失。
但是宏观在位检查往往不能确定夹杂物的类型和组成。
微观在位检查弥补了这方面的不足。
微观在位检查是用显微镜鉴定钢中的缺陷或夹杂物。
显微镜鉴定法已有很长的历史，用显微镜可检查夹杂物的光学特征，如透明度、色泽、偏光效应、耐磨性和耐侵蚀性等。
人们根据这些特征来推断夹杂物的类型和组成。
但是，由于它不是直接分析，即使是有经验的内行也难免有时误判。
近些年来随着X光显微镜分析技术的发展，使微观在位分析产生了飞跃。
只要镜下观察到的夹杂物，就比较容易确定其元素组成，根据元素组成又可推断夹杂物的矿物结构。
另一类鉴定方法是移位检查鉴定。
在位检查鉴定有很多优点，生产上应用很广，但在位鉴定不能确定夹杂物的平均组成。
夹杂物的移位鉴定弥补了这方面的不足。
常用的移位分析法有酸法、卤素法、电解法等，其中尤其是以电解法最为安全方便，便于分析夹杂物类型、粒度和组成。
移位鉴定分析可以避免基体对分析的干扰；但处理不当时，会损害夹杂物形貌。
下面就夹杂物的检测方法作以介绍。
1.金相观察金相显微镜是研究钢中非金属夹杂物的重要工具，是发展历史最长，应用最广的一种检测方法。
在20世纪50、60年代已经发表过专著[16]。
近几十年来，虽然现代物理冶金的研究工具有了飞跃的发展，但由于金相显微镜具有操作简便、造价低廉、功能多等特点，它不仅能够鉴别夹杂物的类型、形状、大小和分布，并可研究夹杂物与材料性能之间的定量关系，所以传统的金相技术至今仍被广泛应用。
非金属夹杂物的分析与评定课件
通过对石油钻杆的非金属夹杂物进行成分、形态、分布和尺寸等方面的分析，可以评估 其对钻杆的疲劳寿命和安全性的影响，为钻杆的优化设计和制造提供依据。
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轧制工艺优化
总结词
优化轧制工艺可以减少非金属夹杂物的 生成，提高产品的表面质量和机械性能。
VS
详细描述
在轧制过程中，控制好轧制温度、轧制速 度和道次变形量等参数，可以降低夹杂物 的数量。同时，采用合适的润滑剂和表面 处理技术，也能够提高产品的表面质量和 机械性能。
PART 05
非金属夹杂物的检测与表 征技术新进展
案例二：汽车齿轮的非金属夹杂物分析
总结词
汽车齿轮的非金属夹杂物对齿轮的进行成分、形态、分布 和尺寸等方面的分析，可以评估其对齿轮的强度和耐久 性的影响，为齿轮的优化设计和制造提供依据。
案例三：石油钻杆的非金属夹杂物分析
总结词
石油钻杆的非金属夹杂物对钻杆的疲劳寿命和安全性有重要影响。
分布和组成等。
该标准采用图像分析技术对非金 属夹杂物进行定量和定性分析， 为材料的质量控制和工艺优化提
供了依据。
ASTM E 1417标准适用于钢铁、 有色金属等材料的非金属夹杂物
分析，具有广泛的应用价值。
ISO 4532标准
ISO 4532标准规定了金属材料中非金属夹杂物的测定方法，包括夹杂物的尺寸、数 量、类型和分布的测定。
ONE
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非金属夹杂物的分析 与评定课件
目 录
• 非金属夹杂物的控制与改善措施 • 非金属夹杂物的检测与表征技术新进展 • 非金属夹杂物研究案例分析
PART 01
非金属夹杂物的基本概念
非调质塑料模具钢中夹杂物和析出相的作用及行为
非调质塑料模具钢中夹杂物和析出相的作用及行为摘要：非调质塑料模具钢中夹杂物和析出相对钢的性能和加工性能具有重要影响。
本文对非调质塑料模具钢中夹杂物和析出相的种类、形态、数量和分布进行了详细分析，探讨了夹杂物和析出相对钢的力学性能、热处理性能和加工性能的影响机理，并提出了相应的改善措施。
关键词：非调质塑料模具钢；夹杂物；析出相；力学性能；热处理性能；加工性能一、引言非调质塑料模具钢是目前广泛应用于塑料模具制造领域的一种重要材料。
该种钢材具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐蚀性等优良性能，能够满足模具制造过程中的高强度、高硬度和高耐磨性的要求。
然而，在非调质塑料模具钢的生产和加工过程中，夹杂物和析出相的存在会对钢的性能和加工性能产生严重影响，降低钢的使用寿命和加工效率，甚至导致模具失效。
因此，深入了解非调质塑料模具钢中夹杂物和析出相的种类、形态、数量和分布，探究它们对钢的性能和加工性能的影响机理，具有重要的理论和实际意义。
二、非调质塑料模具钢中夹杂物的种类、形态、数量和分布夹杂物是指钢中的杂质，包括氧化物、硫化物、氮化物、碳化物等。
夹杂物对钢的性能和加工性能的影响主要体现在以下几个方面： 1、夹杂物会降低钢的强度和韧性，使钢变得脆性，易于产生裂纹和断裂。
2、夹杂物会影响钢的热处理性能，使钢的硬化能力降低，导致钢的硬度和强度降低。
3、夹杂物会影响钢的加工性能，使钢的切削性能和耐磨性降低，加工难度增大。
非调质塑料模具钢中的夹杂物种类较多，主要包括氧化物、硫化物、氮化物和碳化物等。
其中，氧化物的含量最高，占夹杂物总量的60%以上。
硫化物和氮化物的含量较少，占夹杂物总量的10%左右。
碳化物含量较少，通常在0.1%以下。
夹杂物的形态和数量也对钢的性能和加工性能产生影响。
夹杂物的形态可以分为球形、板状、纤维状和链状等。
球形和板状夹杂物对钢的性能和加工性能的影响比较小，而纤维状和链状夹杂物对钢的性能和加工性能的影响比较大。
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)。
焊缝中的夹杂物名词解释
焊缝中的夹杂物名词解释焊接作为一种常见的连接技术，广泛应用于工业生产和制造领域中。
在焊接过程中，焊接接头中往往会存在一些不理想的因素，其中之一就是夹杂物。
夹杂物是焊缝中的一种非金属或金属异物，它们可能对焊接接头的强度和性能产生不良影响。
因此，了解夹杂物的类型和特点，对于优化焊接接头的质量和性能具有重要意义。
一、夹杂物的定义夹杂物是指在焊缝中存在的各种杂质，包括金属夹杂物和非金属夹杂物。
金属夹杂物主要指金属颗粒、气泡和夹杂等形状的物质，而非金属夹杂物主要指矿渣、油污、灰尘等。
夹杂物可能是由于焊接材料、焊接工艺、操作不当或环境污染等因素引起的。
二、夹杂物的分类1. 金属夹杂物金属夹杂物包括金属颗粒、气泡和夹杂等。
金属颗粒是金属夹杂物中最常见的形式，它们可能来自焊材、母材或其他焊接材料。
气泡是由于焊接过程中存在气体溶解度和气泡脱出问题而形成的。
夹杂是指不溶于金属基体的残余物质。
2. 非金属夹杂物非金属夹杂物主要包括矿渣、油污、灰尘等。
矿渣是在焊接过程中产生的，由于焊芯和焊渣等材料的残留而形成。
油污则是指焊件表面或环境中存在的油脂或润滑剂等污染物。
灰尘是由于焊接作业环境不洁净所致。
三、夹杂物的形成原因夹杂物的形成原因多种多样，主要包括以下几个方面：1. 焊材质量问题：焊材中含有金属碎屑、气泡，或含有过多的夹杂物。
2. 焊接工艺问题：焊接工艺参数设置不当，如焊接温度、焊接速度等。
3. 操作不当：焊接操作过程中存在疏忽或操作不规范等问题。
4. 环境污染：焊接作业环境中存在油脂、灰尘等污染物。
四、夹杂物对焊接接头的影响夹杂物的存在对于焊接接头的质量和性能可能产生以下不良影响：1. 强度降低：夹杂物会破坏焊接接头的结晶结构，导致焊缝强度降低。
2. 腐蚀敏感性增加：夹杂物会使焊接接头的耐腐蚀性下降，易受到腐蚀介质的侵蚀。
3. 疲劳性能下降：夹杂物可能成为应力集中点，导致焊接接头在循环载荷下易于发生疲劳破坏。
4. 导电性能下降：夹杂物会影响焊接接头的导电性能，降低其电流传导能力。
(完整版)实验五非金属夹杂物的分析与评定
实验五非金属夹杂物的分析与评定 (验证性)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、实验原理钢铁中的非金属夹杂物的出现是不可避免。
钢中非金属夹杂物的金相检验主要包括夹杂物类型的定性和定量评级。
夹杂物的检验评定可按照GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微评定方法》执行。
1、检验钢中的非金属夹杂物的必要性因为非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性、均匀性，易引起应力集中，造成机械性能下降，导致材料的早期破坏，其影响程度主要取决于夹杂物的形状、大小、分布和聚集状态。
钢中夹杂物的检验一般在出厂前钢厂检验或者收货单位验收时检验。
2、钢中非金属夹杂物的来源a）内在的：包括①铁矿石②钢厂在冶炼时，用Si、Al脱氧造成，反应式：3FeO + 2Al →3Fe + Al2O32FeO + Si → 2Fe + SiO2b）外来的：浇铸过程卷入的耐火材料、炉渣等。
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a、氧化物：FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3；b、硫化物：FeS、Mn S及其共晶体；c、硅酸盐：2FeO·SiO2、2MnO·SiO2；d、氮化物：TiN、VN；e、稀土夹杂物5、非金属夹杂物的金相鉴别方法主要是指利用光学显微镜中的明场、暗场和偏振光灯照明条件下夹杂物的光学反映差异，以及在标准试剂中腐蚀后，夹杂物发生化学反应而出现色差及侵蚀程度的不同来区分鉴别。
a明场：检验夹杂物的数量、大小、形状、分布、抛光性和色彩。
不透明夹杂物呈浅灰色或其他颜色，透明的夹杂物颜色较暗。
b暗场：检验夹杂物的透明度、色彩。
透明夹杂物发亮，不透明夹杂物呈暗黑色、有时有亮边。
夹杂物及其物相分析课件
大型夹杂:直径大于100um
夹杂物来源 原材料带来的夹杂或熔化过程中产生的夹杂
冶炼浇注过程中钢水炉渣和耐火材料相互作用产生的夹杂
脱氧剂及合金添加剂和钢中元素化学反应的产物，即脱氧产物
出钢浇注过程中，钢水和空气接触氧化或者氮化形成二次氧化 氮化产物；同时钢水温度降低，造成造成O、S和N等元素溶解 度降低，形成夹杂的各种放热反应遭到破坏，使得反应向继续 生成夹杂的方向移动
3.弊端：夹杂破坏 了金属基体的连续性，其聚集 地方容易引起应力集中，降低力学及加工性能。
4.夹杂造成材料和应力的不均匀性，常常会降低钢 的耐蚀性及电磁性能。
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第17章 夹杂物及物相分析
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3.
夹杂物分类表: 一是作为领导干部一定要树立正确的权力观和科学的发展观，权力必须为职工群众谋利益，绝不能为个人或少数人谋取私利
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第17章 夹杂物及物相分析
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一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
夹杂物概念
1.概念:金属材料中第夹杂物广义解释为金属内部 含有的全部微细组织结构,包括氧化物、硫化物 和氮化物等
2.夹杂物中钢中的作用
第17章 夹杂物及物相分析
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一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
• 按加工性能，夹杂物可分为：塑性夹杂，它是在热加工时， 沿加工方向延伸成条带状；脆性夹杂，它是完全不具有塑 性的夹杂物，如尖晶石类型夹杂物，熔点高的氮化物；点 状不变性夹杂，如SiO2超过70%的硅酸盐，CaS、钙的铝 硅酸盐等。
夹杂物研究
一、夹杂物的分类1、按夹杂物来源分类：可分为内生夹杂物和外来夹杂物。
内生夹杂物包括脱氧产物，凝固再生夹杂物；外来夹杂物包括二次氧化产物、夹渣耐火材料侵蚀物等。
2、按夹杂物尺寸分：一般分为超显微夹杂物、显微夹杂物和大型夹杂物。
超显微夹杂物是指尺寸小于1μm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1μm-100μm（或1μm-50μm）的夹杂物，主要是脱氧产物。
大型夹杂物是指尺寸大于100μm（或大于50μm）的夹杂物，主要是外来夹杂物。
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、钙铝酸盐和尖晶石类夹杂物，硫化物，氮化物。
①简单金属氧化物包括：FeO、MnO、SiO2、Al2O3；②硅酸盐包括：FeO-MnO-SiO2、Al2O3·SiO2、MnO-SiO2、复杂硅酸盐FeO-SiO2-MnO-Al2O3；③钙铝酸盐包括：CaO·Al2O3、12 CaO·7Al2O3、6CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3；④尖晶石杂物包括：MnO·Al2O3 、MgO·Al2O3 、MgO·Cr2O3。
⑤硫化物：MnS、FeS、CaS；⑥氮化物：TiN等。
4、按性能分类：可分为塑形夹杂物、脆性夹杂物和不变形夹杂物。
塑性夹杂物轧制时延伸成条带状，FeS、MnS以及SiO2含量为40%-60%的低熔点硅酸盐夹杂。
脆性夹杂物热加工时不变形，会沿加工方向破裂，Al2O3、尖晶石型复合氧化物等高熔点高硬度夹杂物。
不变形夹杂物轧制时保持原来球状，这类夹杂物有SiO2含量大于70%的硅酸盐、钙铝酸盐、高熔点硫化物（如CaS）以及氮化物等。
5、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：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一般端部呈锐角；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；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。
非金属夹杂物的分析与评定课件
检测技术
金相显微镜
通过金相显微镜观察夹杂物的类型、尺寸和分布 情况，进行初步评估。
扫描电子显微镜
利用扫描电子显微镜高倍率的特点，观察夹杂物 的细节特征，进一步分析其性质。
X射线衍射分析
通过X射线衍射分析夹杂物的晶体结构和成分，确 定其具体类型。
评定流程
制样
将选取的样品进行处理，使其 适合于各种检测设备的检测。
外来夹杂物的形成机理
外来夹杂物是由于炉料、溶剂、气体等带入钢中的。例如， 炉渣、耐火材料、保护气体中的杂质会被带入钢中，形成相 应的夹杂物。
对材料性能的影响
01
力学性能影响
非金属夹杂物对钢材的力学性能有显著影响，尤其是对韧性和疲劳性能
。夹杂物会割裂基体，降低钢材的塑性和韧性，导致应力集中，降低疲
劳寿命。
评估
根据夹杂物的类型、尺寸、分 布等参数，结合评定标准进行 综合评估。
取样
从材料中选取具有代表性的样 品进行检测。
检测
利用上述检测技术对样品进行 详细检测，获取夹杂物的相关 信息。
报告
将评估结果整理成报告，为材 料的质量控制和使用提供依据 。
Hale Waihona Puke 04非金属夹杂物的控制与改善措 施
原料控制
总结词
详细描述
熔炼与铸造工艺优化
• 总结词：优化熔炼与铸造工艺可以有效降低非金属夹杂物的含量。
• 详细描述：通过调整熔炼温度、时间以及铸造方法，减少熔炼过程中夹杂物的生成，同时改善铸造过程中的流动性和传 热性，以减少夹杂物的卷入。
• 总结词：采用保护性气氛和真空熔炼技术可以进一步降低夹杂物含量。 • 详细描述：在熔炼过程中，采用保护性气氛如惰性气体等，以防止原材料和熔融金属与空气中的氧气接触，从而减少氧
连铸坯夹杂物产生原因分析及改进
连铸坯夹杂物产生原因分析及改进连铸坯夹杂物是指在连铸过程中，坯料中夹杂有杂质或者非金属夹杂物的现象。
这会影响到连铸坯料的质量，增加生产的成本，降低产品的市场竞争力。
分析连铸坯夹杂物的产生原因，并提出相应的改进措施，对于提高连铸生产线的效率和产品质量具有重要的意义。
连铸坯夹杂物的产生原因主要有以下几个方面：1. 原料质量不合格：原料的质量直接影响着连铸坯料的质量。
如果原料中含有过多的杂质或者非金属夹杂物，这些杂质在连铸过程中容易进入到坯料中，从而导致夹杂物的产生。
2. 连铸设备失效：如果连铸设备的密封性能不好，就会导致外界的气体和杂质进入到连铸坯料中，增加夹杂物的产生。
如果连铸设备的冷却系统不够完善，温度控制不准确，也会导致坯料中夹杂物的产生。
3. 连铸操作不当：如果操作人员在连铸过程中不按照标准操作流程进行操作，比如倾注速度过快，结晶器结晶不良，就容易产生夹杂物。
4. 连铸模具磨损严重：连铸模具是连铸过程中最重要的部件之一，如果连铸模具使用时间过长，容易出现磨损现象。
磨损的模具表面容易产生凹坑和疲劳裂纹，从而引起连铸坯中的夹杂物。
为了降低连铸坯夹杂物的产生，可以采取以下改进措施：1. 优化原料选择：选择质量好、含杂质少的原料，避免原料本身的质量问题对连铸过程造成影响。
2. 加强连铸设备维护：定期对连铸设备进行检查和维护，确保设备的密封性能和冷却系统的正常工作。
及时更换磨损严重的连铸模具，保证模具表面的光滑度。
3. 加强连铸操作培训：加强对操作人员的培训，提高他们的操作技能和操作规范意识，确保按照标准操作流程进行连铸操作。
4. 引入先进的连铸技术：引入先进的连铸技术，如真空连铸技术、气体抽吸技术等，可以有效减少坯料中的夹杂物。
钢种夹杂全解析
钢种夹杂全解析[引用2009-06-12 20:45:45]字号：大中小1、钢中夹杂物的长大、上浮与分离钢中尺寸较小的夹杂物颗粒不足以上浮去除，必须通过碰撞聚合成大颗粒，较大的夹杂物陆续上浮到渣层，离开钢液。
在强湍流下，夹杂物碰撞聚合非常迅速，例如在0.1m2/s3的强湍流条件下，夹杂物半径长大到100μm只要2min。
直径为100μm的Al2O3夹杂物从钢液表面下2.5m上浮到钢液表面需要4.8min，直径为20μm的夹杂物，上浮时间增加到119min。
从钢液中分离夹杂物的主要途径包括两种：（1）被表面的渣层吸附；（2）被壁面耐火材料吸附。
2、钢中夹杂物去除技术2.1气体搅拌2.1.1钢包吹氩吹氩搅拌是钢包炉重要的精炼手段之一，钢中夹杂物被气泡俘获去除的效率决定于吹入钢液中气泡数量和气泡尺寸。
钢包底吹氩用透气砖平均孔径一般为2～4mm，在常用的吹氩流量范围产生的气泡直径为10～20mm。
而有效去除夹杂物的最佳气泡直径为2～15mm，并且气泡在上浮过程会迅速膨胀。
因此，底吹氩产生的气泡捕获小颗粒夹杂物概率很小，对细小夹杂物去除效果不理想。
在钢包底吹氩过程中，过强的搅拌功会导致钢水的二次氧化及卷渣。
为了去除钢中的细小夹杂物颗粒，必须钢液中制造直径更小的气泡。
将氩气引入到足够湍流强度的钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，可将大气泡击碎成小气泡。
钢包与中间包之间的长水口具有高的湍流强度，在此区域钢水流速达到1～3m/s。
在长水口吹氩水模型研究表明，可获得0.5～1mm的细小气泡。
细小的气泡捕获夹杂物的概率很高。
这种方法可显著提高氩气泡去除夹杂物的效率。
2.1.2中间包气幕挡墙通过埋设于中间包底部的透气管或透气梁向钢液中吹入的气泡，与流经此处的钢液中的夹杂物颗粒相互碰撞聚合吸附，同时也增加了夹杂物的垂直向上运动，从而达到净化钢液的目的。
德国NMSG公司的应用结果表明，与不吹气相比，50～200μm大尺寸夹杂物全部去除，小尺寸夹杂物的去除效率增加50%。
钢中非金属夹杂物的检验技术
钢中非金属夹杂物检验技术
夹杂物显微评定标准的发展 ISO4967-1998标准评级图是在ASTM E45-1997标 准评级图Ⅰ基础上略作修改，并增加了1套单颗粒 球状氧化物DS评级图，共有54张图片，评级图分 为A、B、C、D、DS五类，A、B、C、D类评级图 同ASTM E45，DS类评级图分6个级别(0.5、1.0、 1.5、2.0、2.5、3.0级)。
完全不透明， 各向异性，不 沿边有细亮线 透明，淡黄色 绿宝石色 薄处绿色 各向同性 各向异性 各相同性 稍透明，带绿 各向同性 薄透明，带红 各向同性
形状规则成群，灰（稍紫） 形变后成串
钢中非金属夹杂物检验技术
(3) 硅酸盐类夹杂物 硅酸盐类夹杂是由金属氧化物和二氧化硅组成的复杂 化合物，所以也属于氧化物系夹杂物。
各向同性
各向同性
碳氮化钒V（CN） 孤立或成群
氮化铝AlN
氮化铌NbN
晶内或晶界
晶内或晶界
紫灰色
亮黄色
强各向异性
各向同性
钢中非金属夹杂物检验技术
非金属夹杂物的变形规律
钢中非金属夹杂物检验技术
夹杂物对钢质量的影响
(一)非金属夹杂物对疲劳性能的影响 非金属夹杂物由于其性能与钢有很大的差异，因此它破坏了钢基体 的均匀性、连续性，还会在该处造成应力集中，而成为疲劳源。在 外力作用下，通常沿着夹杂物与其周围金属基体的界面开裂，形成 疲劳裂纹。 (二)非金属夹杂物对钢的韧性和塑性的影响 夹杂物的存在对钢的韧性和塑性危害程度主要取决于夹杂物的大小、 数量、类型、形态和分布。在轧制钢材时被拉长的夹杂物，对其横 向的韧性和塑性的危害程度较为明显。夹杂物呈网状沿晶界连续分 布或聚集分布时则危害最大。 (三)非金属夹杂物对钢的工艺性能影响 由于夹杂物的存在，特别是当夹杂物聚集分布时，对锻造、热轧、 冷变形开裂、淬火裂纹、焊接层状撕裂及零件磨削后的表面粗糙度 等都有较明显的不利影响。
浅议硬线钢中夹杂物及对其性能的影响
浅议硬线钢中夹杂物及对其性能的影响摘要立足企业实践,深度剖析钢中夹杂物存在状态及其对性能的影响。
突出技术要求,强化质量在线管理。
关键词硬线钢;夹杂物;断裂钢中夹杂物严重破坏了金属基体的连续性,造成应力集中,使钢的力学性能显著下降。
因此,硬线钢组织应当尽量避免网状渗碳体和淬火组织(马氏体和屈氏体区域)。
1硬线钢中夹杂物的分类按不同的标准可以将夹杂物进行分类。
如按夹杂物的来源区分,则可以分为内生夹杂物和外来夹杂物;按夹杂物的化学性质又可以分为:氧化物系、硫化物系、氮化物系夹杂物。
钢在加工变形中,各类夹杂物的变形性不同,按其变形能力可分为三类。
1.1脆性夹杂物一般指那些不具有塑性变形能力的简单氧化物、双氧化物、氮化物和不变形的球形(或点状)夹杂物。
对于变形率低的脆性夹杂物,在钢加工变形的过程中,夹杂物与钢基体相比变形甚小,由于夹杂物和钢基体之间变形性的显著差异,势必造成在夹杂物与钢基体的交界面处产生应力集中,导致微裂纹产生或夹杂物本身开裂。
1.2塑性夹杂物这类夹杂物在钢经受加工变形时具有良好的塑性,沿着钢的流变方向延伸成条带状。
属于这类的夹杂物有:含SiO2量较低的铁锰硅酸盐、硫化锰等。
硫化锰是具有高变形率的夹杂物,在夹杂物与钢基体之间的交界面处结合很好,毫无产生微裂纹的倾向,并沿加工变形的方向呈条带状分布。
硅酸盐的变形特征是在低温下变形率较低,温度达到800℃～1300℃时,变形率急剧增高。
在正常轧制温度条件下,硅酸盐夹杂物比其他氧化物具有较高的变形能力,当热加工的温度恰当时,硅酸盐的变形率与基体相似,沿着加工变形方向呈连续的条带状分布。
1.3半塑性变形夹杂物半塑性变形的夹杂物一般指各种复合的铝硅酸盐夹杂物,其中作为夹杂物的基体,在热加工变形过程中产生塑性变形,但分布在基体中的夹杂物不变形,夹杂物随着钢基体的变形而延伸,而脆性夹杂物不变形,仍保持原来的几何形状,因此将阻碍邻近的塑性夹杂物自由延伸,而远离脆性夹杂物的部分沿着钢基体的变形方向自由延伸。
钢中夹杂物分析方法探讨
钢中夹杂物分析方法探讨钢中夹杂物主要以非金属化合态存在，如氧化物、硫化物、氮化物等，造成钢的组织不均匀。
夹杂物的几何形状、化学成分、物理性能等不仅影响钢的冷热加工性能和理化性能，而且影响钢的力学性能和疲劳性能。
随着产品对夹杂物的分析提出更高的要求，需要建立适合生产现场的快速检测钢中夹杂的分析方法，以便降低钢中的夹杂含量，因此，对各种夹杂分析方法进行调研，并从单一和综合两方面进行分析。
单一方法(1)金相显微镜观测法(MMO)。
金相显微镜观测法是一种传统的方法，用光学显微镜检测二维钢样薄片，并且用肉眼定量。
通过观察夹杂物的形状、光学特征或用化学法辅助，可以测定夹杂物类型，直接观测夹杂物的尺寸与分布情况，判断夹杂物的生成。
(2)图像扫描法(IA)。
采用高速计算机显微镜扫描图像，根据灰度的断续分辨明暗区，比肉眼观测的MMO法大有改进，容易测定较大面积和较多数量的夹杂物，自动化程度高，可获得体积分数、粒度分布直方图、定量等信息，但有时易将非金属夹杂物引起的划痕、麻点和凹坑分析错，且易受尘埃干扰，细小夹杂可能从磨面脱落。
(3)硫印法。
通过对富硫区进行腐蚀，区分宏观夹杂和裂纹。
(4)电解(蚀)法。
该方法精确度高但费时，以钢样作为电解池的阳极，电解槽为阴极，通电后钢的基体呈离子状态进入溶液溶解，非金属夹杂物不被电解呈固相保留。
较大的钢样(2～3kg)被电解，然后对电解泥淘洗、磁选、氢气还原分离铁，最后称量分级；较小的钢样(50～120g)被电解或稀酸溶解，将残渣经碳化物处理、过滤、灼烧，得到氧化物总量。
马钢钢研所和北京科技大学成人教育学院运用大样电解法对钢样进行测定，并得到夹杂物不同粒度分布的百分含量。
(5)电子束熔炼法(EB)。
在真空条件下，用电子束熔化钢样，夹杂物上浮到钢水表面。
通常电子束熔炼查找的是上浮夹杂物特定区域。
电子束熔炼的升级法(EB-EV)用来评估夹杂物尺寸分布，根据测定区域的上浮夹杂物尺寸，推断所有夹杂物的上浮结果，从而计算夹杂物尺寸分布指数。
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。
夹杂及其物相分析共55页
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
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显微分析方法分类：按照照明源性质 和照明方式
光学显微镜
扫描电子显微镜
透射电子显微镜
10.11.2020
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方法一、金相法
金相法是借助金相显微镜，根据物相在明视场、暗视场和 正交偏振光光路下的物理光学和化学性质，对照已知物相 性质表，达到鉴别分析物相的目的。
能直接观察到夹杂物在金属材料中的分布、形状、大小和 数量，并根据不同夹杂不同光学力学和化学性质的不同， 对夹杂物作出定性半定性的结论；采用偏振光照明时，我 们可以辨明夹杂物的透明度与色彩、夹杂物的各向同性与 各向异性以及球状夹杂物的“黑十字”特征和“同心圆"的 特征。
• 硫化物夹杂，如FeS、MnS、CaS等；
• 氮化物夹杂，如AlN、TiN、ZrN、VN、BN等。
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• 按加工性能，夹杂物可分为：塑性夹杂，它是在热加工时， 沿加工方向延伸成条带状；脆性夹杂，它是完全不具有塑 性的夹杂物，如尖晶石类型夹杂物，熔点高的氮化物；点 状不变性夹杂，如SiO2超过70%的硅酸盐，CaS、钙的铝 硅酸盐等。
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3物相分析
相概念
一、相的概念 表示一种存在状态，独立组元，是指体系中性质和成分均匀 一致的部分物质 即在合金或熔渣中具有相同的化学成分和聚集状态并以界面 分开的均匀组成部分。 实际材料中的相，可以是平衡的，也可以是不平衡的。
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研究任务和研究意义
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摘自钟云波报告
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钢帘线
• 是橡胶骨架材料中发展最为广阔的产品，也是 在金属制品中生产难度最大的产品。国际合成 纤维标准化局在标准中对钢帘线的定义是： “由两根或两根以上钢丝组成的，或者由股与 股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构。”
• 钢帘线是随子午线轮胎的发展而发展的，而子 午线轮胎又是汽车工业和高速公路的伴生物。
由于非金属夹杂对钢的性能产生严重的影响， 因此在炼钢、精炼和连铸过程应最大限度地降低 钢液中夹杂物的含量，控制其形状、尺寸。
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内生夹杂：
• 脱氧时的脱氧产物； • 钢液温度下降时，硫、氧、氮等杂质元素溶解度下降
而以非金属夹杂形式出现的生成物； • 凝固过程中因溶解度降低、偏析而发生反应的产物； • 固态钢相变溶解度变化生成的产物。
显微夹杂：0.2～100um
大型夹杂:直径大于100um
夹杂物来源 原材料带来的夹杂或熔化过程中产生的夹杂
冶炼浇注过程中钢水炉渣和耐火材料相互作用产生的夹杂
脱氧剂及合金添加剂和钢中元素化学反应的产物，即脱氧产物
出钢浇注过程中，钢水和空气接触氧化或者氮化形成二次氧化 氮化产物；同时钢水温度降低，造成造成O、S和N等元素溶解 度降低，形成夹杂的各种放热反应遭到破坏，使得反应向继续 生成夹杂的方向移动
成分分 析
结构分 析
研究相的大小、形态、分布、数量和 性质等 金相法、岩相法、透射电子显微镜和 扫描电镜 研究相的化学组成和含量
常规化学分析、光谱分析、X射线荧 光分析、X射线电子光谱、电子探针 等 研究晶体结构、晶体学参数等
10.11.2X0射20 线衍射、电子衍射分h 子和中子衍
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射分析
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3.弊端：夹杂破坏 了金属基体的连续性，其聚集 地方容易引起应力集中，降低力学及加工性能。
4.夹杂造成材料和应力的不均匀性，常常会降低钢 的耐蚀性及电磁性能。
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3. 夹杂物分类表:
表17-1 夹杂物分类表
分类依据 化学组成
化学稳定性
塑性 夹杂大小
简单氧化物Al2O3、SiO2 复杂氧化物(CaO.Al2O3)、硅酸盐及硅酸盐玻璃等 不稳定夹杂：易溶于稀酸，甚至在水中就能溶解 稳定夹杂物：只有在热浓酸中才能溶解 脆性夹杂&塑性夹杂 超显微夹杂：直径小于0.2um
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ZrB2
×20000
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×30000
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显微分析法
•金相法 •显微硬度法 •化学腐蚀法 •岩相法
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启示 不同的物相分析方法把人的感觉器官延伸到微观领域里
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显微镜下 的奇妙世
界
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10.11.2020 加工和热处理过程中的相变h
摘自钟云波报告 10
根据成分不同，夹杂物可分为
• 氧化物夹杂，即 FeO、MnO、SiO2、Al2O3 、Cr2O3等 简单的氧化物；
• FeO-Fe2O3 、FeO-Al2O3、MgO-Al2O3等尖晶石类和各 种钙铝的复杂氧化物；
• 2FeO-SiO2，、2MnO-SiO2、 3MnO-Al2O3-2SiO2等硅 酸盐；
钢中大部分内生夹杂是在脱氧和凝固过程中产 生的。
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夹杂物中钢中的好作用
在易切削钢中，硫化物可用来改善切削加工性； 细小弥散分布的MnS、AlN可阻止硅钢初生晶粒长大， 促进硅钢二次再结晶，提高硅钢磁性。
消除和控制有害夹杂，创造和利用有益夹 杂，成为改进操作工艺，提高材料质量的 重要研研究课题。
• 传统的斜交胎是用纤维（如聚酯帘线、尼 龙帘线）作为骨架材料的，而新型的子午线轮 胎则选用钢帘线作为骨架材料。
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夹杂物概念
1.概念:金属材料中第夹杂物广义解释为金属内部 含有的全部微细组织结构,包括氧化物、硫化物 和氮化物等
2.夹杂物中钢中的作用
第17章 夹杂物及物相分析
李桂荣10.1ຫໍສະໝຸດ .2020h11 研究意义
提高钢水洁净度的潜在效益： 日本新日铁的洁净钢价格为707美元/吨； 我国先进企业的洁净钢价格仅为295美元/吨； 我国2002年的钢产量已超过2亿吨。
摘自钟云波报告
钢帘线要求氧化铝夹杂的尺寸小于10～15μm 才能满足拉丝过程中20万米无断头的要求！
➢物相分析的任务在于正确鉴定和表征材料 中各种相的形态、结构和组成 ➢各相的形成和变化对材料制备和加工过程 中的物理化学变化密切相关，直接影响材 料的性能和质量。 ➢物相分析对于研究冶金反应机理，探索新 的制造工艺，提高材料质量和研制新材料 有着重要意义
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二、物相分析方法
形貌分 析