钢中的非金属夹杂物分类方法如何
非金属夹杂物评定类别
［ Ｍ］ ．Ｃ Ｒ Ｃ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ， ２ ０ ０ ９ ． ［ ２ ２ ］Ｆ ｅ ｒ ｇ ｕ ｓ ｏ ｎ Ｂ Ｌ ，Ｆ ｒ ｅ ｂ ｏ ｒ ｇ Ａ，Ｐ ｅ ｔ ｒ ｕ ｓ Ｇ，ｅ ｔ ａ １ ．Ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ －
［ １ ７ ］Ｂ ａ ｍｍ ａ ｎ ｎ Ｄ． Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ ｃ ａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ
ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｏ ｌ ： Ａ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ Ｃ ａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ
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刊编辑部校对 ， 经本刊编委上海交大顾剑锋教授技术审定 。
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［ 知识 园地 ］
非 金 属 夹 杂 物 评 定 类 别
钢 中非金属 夹杂 物是钢 中夹带 的各 种非金 属物质 颗 粒 的统 称 ， 对 钢材 质 量评 价 有重 大作 用 。 国际 钢协 诠释 为 ： 当其直接 或 间接影 响产 品的生产 性能 或使用 性能 时 ， 该 钢就不 是洁净 钢 ； 如没有影 响 ， 就 可认 为是 洁 净钢 。一 般认 为洁净钢 是指 对钢 中的非金 属夹 杂物 （ 主要 是氧化 物 、 硫化 物 ） 进行严 格 控制 的钢 （ 包 括数 量 、 尺寸 、 分布 、 形状 、 类 型 的控制 ） 。而纯净 钢 则是指 除 对非金 属夹 杂物 进行 严格 控制 以外 ， 钢 中其他 杂质 元 素
含量 也少 的钢种 ， 杂 质元素 一般指 Ｃ（ 按材 料 而异 ） 、 Ｓ 、 Ｐ 、 Ｎ、 Ｈ、 ０及微量 元素 Ｐ ｂ 、 Ａ ｓ 、 Ｓ ｂ 、 Ｂ ｉ 、 Ｃ ｕ 、 Ｓ ｎ 。 按Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ０ ５ ６ １ －２ ０ ０ ５／ Ｉ Ｓ ０ ４ ９ ６ ７ ： １ ９ ９ ８ （ Ｅ）钢 中非 金属 夹 杂 物含 量 的测 定 标 准评 级 图显微 检 验 法把 钢
钢中夹杂物知识.
摘要：根据钢中非金属夹杂物的来源和分类，综述了鉴定钢中非金属夹杂物的方法和定量评级标准，并且给出了典型夹杂物的扫描电镜照片，分析了不同类型夹杂物的形成机理及其在光学显微镜下的基本特征。
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了越来越高。
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；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这一。
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笺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，各种物理化学瓜形成的夹杂物。
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。
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肃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。
非金属夹杂种类
2 ○硫化物 如 FeS、MnS、 （Mn·Fe）S 固熔体、CaS 稀土硫化物等， 铸态钢中的硫化物常分为三 类： I 类 硫化物：圆球形，且常附有氧化物。 II 类硫化物：呈链状或薄膜状，沿晶界分布； III 类硫化物：外形不规，常呈多角形。 3 ○氮化物 如 Fe4N、Fe2N、AlN、TiN、Si2N4 等，在钢中呈不规 则的多角形，颗粒细小。一般钢中含氮量不多，故钢中氮 化物不多。
(3）按夹杂物粒度分 根据夹杂物尺寸不同可分为： 亚显微夹杂<1μ m； 显微夹杂>100μ m; 大型夹杂>100μ m 对大型夹杂的尺寸界限不是很固定，有的认为以肉眼可见 的夹杂就是大型夹杂。 大型夹杂对钢质量影响最大， 更应重视。 （4）按夹杂物的形态分 非金属夹杂物在加工后钢材中的形态与夹杂物的变形能 即夹杂物的塑性联系密切。怎样表示夹杂物的塑性呢？要测定 夹杂物的绝对变形较困难。因此，通常是用在不同温度下加工 过程中夹杂物与基本金属的相对变形程度，称为变形指数φ 来 表示。
类 金
1 它在热加工时沿加工方向延伸成条带状。 FeS、 如 ○塑性夹杂： MnS 及含 SiO2（40～ 60）的低熔点硅酸盐夹杂物属这类。 2 ○脆性夹杂：它在加工时不变形，但沿加工方向破裂成串。如 Al2O3 和尖晶石型氧化物及 V、Ti 锆的氮化物等高熔点、高硬度 夹杂属这类。 3 ○不变形夹杂：它在热加工时保持原来形状。如 SiO2，含 SiO2 较高（>70%）的硅酸盐，钙和铝酸盐及高熔点硫化物 CaS 等属这类。 (本节完)
（2）按夹杂物的来源分
1 ○外来夹杂物：由于耐火材料、熔渣等在冶炼、出钢 和浇注过程中进入并滞留在钢中造成。外来夹杂多半是成 分复杂的氧化物，通常形状不规则，呈多角形，颗粒大， 分布没有规律，偶然的在这里或那里出现。 外来夹杂物通常只占钢中夹杂物总量的很少一部分， 有时甚至难测出。 2 ○内生夹杂物：是在脱氧和凝固时产生的。内生夹杂 物的类型和组成取决于冶炼和脱氧方法及钢的成分。
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。
钢中非金属夹杂物检测技术
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沿铸坯厚度方向取试样，在金相显微镜Ｆ观察统计夹杂物分布如图２（ｂ）所示。由图２（ｂ）知，金相法得到与硫印 法相似的结果。 那么在铸坯厚度１／４左右夹杂物是由什么组成的呢？用金相法观察夹杂物，探针分析结果与浸入式水口内堵塞 物成分十分相似，见表４。由此可知，铸坯中大颗粒夹杂物是来源于浸入式水口堵塞物。这种以Ａ１２０３为主的夹杂物 是造成冷轧薄板表面缺陷的主要原因。
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试样大，电解时间长。为了捕捉更多的大型夹杂物，试样尺寸大（中５０’６０Ｘ １２０’１５０ｍｍ），样重３’５ｋｇ，电 解时间１５’２０天。
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使用物理方法分离碳化物。用淘洗法把碳化物淘洗掉，而夹杂物和铁的氧化物保留下来，用还原磁选把 夹杂物分离出来。
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夹杂粒径分级和组成分析。 不足之处是不能完全保留云雾状的Ａ１２０３夹杂。
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下面把常用的几种方法简介如下：
３．１钢中非金属夹杂物评级法
有国家标准评级图，用于轧材或铸坯中夹杂物评级。评级图片是在１００倍纵向抛光面上面积为０．５咖２视场。根 据夹杂物形态和分布，标准图谱分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｄｓ五大类。 Ａ类（硫化物夹杂）：延性好，长／宽比较大，夹杂物呈灰色； Ｂ类（氧化铝）：不变形，带棱角，呈黑色粒状，沿轧制方向排列； Ｃ类（硅酸盐）：延性好，长／宽比较大，夹杂物呈黑色或灰色； Ｄ类（球状氧化物）：不变形，带棱角，长／宽比较小（＜３），无规则分布，呈黑色或兰色。 Ｄｓ类（单颗粒球状）：夹杂物呈圆形或近似圆形，直径大于１３ ｌｌ 取样、制样和评级按规定标准（ＧＢ／Ｔ１０５６卜２００５）执行。
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（２）分析流程 大样电解主要用于分析钢９＞５０ｕ ｎｌ大型氧化物夹杂。其分析流程主要包括电解、淘洗、还原和分离。分离出夹 杂物进行粒度分级、形貌照相和电子探针定量成分分析。大样电解分析流程如图５所示。 （３）大样电解设备 电解设备包括整流器（２５Ｖ，２０／Ｉ）、电解槽体、淘洗槽、还原磁选装置、体视显微镜、分级筛、称重天平和相机 等。 （４）大型夹杂物实例 下面介绍一下我们在某厂ＲＨ、中间包和连铸坯中大型夹杂物照片。图６为ＲＨ处理前后大颗粒夹杂物形貌相片。
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（Non-MetallicInclusions，简称NMI）是一类在金属和非金属材料中含有的固体夹杂物，这些夹杂物包括矿物、合成物、碳或碳环、熔点低于金属的冶金化合物、有机溶剂、腐蚀性夹杂物等等。
非金属夹杂物在冶金制造过程中会造成金属材料的质量下降，影响材料的力学性能、延展性能等，从而影响其用途。
因此，对非金属夹杂物进行检测和分类十分重要。
为了对非金属夹杂物进行分类，目前已经有了许多系统和方法。
最常用的是“ABCD”系统，它是根据夹杂物的形状，大小，位置等特征，将其分为“A”类（低影响）、“B”类（中等影响）、“C”类（较高影响）和“D”类（极高影响）。
首先，A类夹杂物包括以下几类：体积小于1倍金属厚度的非金属矿物；体积小于1倍金属厚度的合成物；少量的碳；体积小于1倍金属厚度的熔点低于金属的冶金化合物；少量的有机溶剂等，它们对金属性能的影响较小，比如，在低温下可以表现出良好的延展性能，对金属的变形影响较小。
其次，B类夹杂物包括以下几类：体积大于1倍金属厚度的非金属矿物；体积大于1倍金属厚度的合成物；大量的碳；体积大于1倍金属厚度的熔点低于金属的冶金化合物；大量的有机溶剂等，它们的影响可以被认为是中等影响，有可能对金属表面的均匀性和组织破坏造成一定程度的影响，可能导致金属表面溶剂和化学反应，破坏金属的结构，减少金属的强度，使其金属强度降低到可接受的水平。
紧接着，C类夹杂物包括以下几类：体积大于2倍金属厚度的非金属矿物；体积大于2倍金属厚度的合成物；大量的碳；体积大于2倍金属厚度的熔点低于金属的冶金化合物；大量的有机溶剂等，它们的影响可以被认为是较高影响，可能影响金属的物理性能，如抗拉强度和延展性；它们还可能对金属的力学性能造成一定程度的影响，减少金属的使用寿命，使金属不能满足要求的使用性能。
最后，D类夹杂物包括以下几类：极少量或没有铁和钢组分的腐蚀性夹杂物；极少量或没有原子组分的氧化性夹杂物等，它们的质量影响很大，由于它们的存在可能导致金属的微结构的极大变化，从而影响金属的力学性能，使金属易于破坏，加剧表面腐蚀，缩短金属的使用寿命，使其难以实现设计所需的性能。
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。
钢中夹杂物的分类与鉴定
钢中夹杂物的分类与鉴定2.河北省半钢水冶炼高洁净高品质特殊钢重点实验室河北承德 067000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了越来越高。
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;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这一。
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。
一、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肃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。
这类夹杂物一般外形不规则，尺寸比较大等，又称为粗夹杂。
这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。
二、钢中非金属夹杂物按化学成分分类1、氧化物系夹杂简单氧化物有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3、MgO和Cu2O等。
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。
钢中夹杂物知识
摘要：根据钢中非金属夹杂物的来源和分类，综述了鉴定钢中非金属夹杂物的方法和定量评级标准，并且给出了典型夹杂物的扫描电镜照片，分析了不同类型夹杂物的形成机理及其在光学显微镜下的基本特征。
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了越来越高。
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；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这一。
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笺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，各种物理化学瓜形成的夹杂物。
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。
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肃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。
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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。
来源：中国钢铁新闻网钢铁冶金学（炼钢部分）复习思考题2 炼钢的任务、原材料和耐火材料（1）炼钢的三个任务？1）去除杂质2）调整钢的成分3）浇注成内外部质量好的铸坯（2）去除杂质是指去除钢中的什么？去除钢中S、P、O、N、H和夹杂物。
（3）热脆原因及防止措施？S高Mn低钢种凝固时，在晶界产生低熔点的FeO-FeS共晶化合物(熔点940℃)，其熔点远低于轧制温度（1150℃），热加工时在铸坯液体处开裂，称为热脆。
防止措施：降低钢中S含量；提高[Mn]/[S]比。
（7）钢中非金属夹杂来源有哪些？(1)脱氧脱硫产物，特别是一些颗粒小、或密度大的夹杂物没有及时排除。
(2)随着温度降低，硫、氧、氮等杂质元素的溶解度相应下降，以非金属夹杂物形式在钢中沉淀。
(3)带入钢液中的炉渣和耐火材料。
(4)钢液被大气氧化所形成的氧化物。
（10）白点的产生原因及防止措施？钢中[H]在小孔隙中析出的压力和钢相变时产生的组织应力的综合力超过了钢的强度，则会产生白点。
防止措施：（1）原材料（尤其是石灰）干燥清洁；（2）转炉和电弧炉炼钢脱碳沸腾去氢；（3）RH/VD真空下去除。
（16）石灰、萤石、生白云石和轻烧白云石在炼钢中的作用？石灰是转炉、电炉炼钢的主要造渣材料，主要成分是CaO。
是脱磷脱硫、提高钢液纯净度和减少热损失不可缺少的材料。
萤石主要成分是CaF2，助熔剂，帮助化渣，改善炉渣流动性轻烧白云石主要成分是MgO和CaO，生白云石主要成分是MgCO3，CaCO3，用白云石造渣的目的是使炉渣保持一定的MgO含量，以减少炉渣对炉衬的侵蚀，利于提高炉衬寿命。
（18）耐火材料的定义？一般是指耐火度在1580℃以上的材料。
（19）耐材按原料的化学性质、加工方式和外观、使用温度是如何分类的？按化学性质：碱性：MgO、CaO为主要组分；酸性：SiO2为主要组分；中性：Al2O3、C、SiC为主要组分。
按加工方式和外观分为烧成砖、不烧成砖、电熔砖、不定形耐火材料（浇注料、捣打料、可塑料、喷补料等）、绝热材料、耐火材料、耐火纤维、高温陶瓷材料等。
按材料：氧化物系耐火材料；非氧化物系耐火材料；氧化物和非氧化物系复合耐火材料。
按使用温度：普通耐火制品（1580～1770℃）、高级耐火制品（1770～2000℃）、特级耐火制品（> 2000℃）。
（20）耐材的重要性质有哪些？（1）耐火度和荷重软化点（2）高温抗折强度（3）热震稳定性（4）气孔率和密度（5）抗渣性（21）耐材的损毁有哪三个原因？（1）溶渣的浸蚀（2）耐火材料在高温高真空下的损毁（3）耐火材料的剥落3 钢生产的理论基础（5）炉渣的粘度影响因素有哪些？（1）炉渣熔点越高，粘度也越大；（2）粘度与熔体中离子团大小有关（3）渣中含有未溶解的质点（如MgO、CaO、Cr2O3、C）时，粘度增大。
（6）单渣法和双渣法的定义？什么情况下采用双渣法？什么情况下采用单渣法？(1)单渣法。
在冶炼炉中炉渣能一次完成冶炼所规定的要求。
转炉炼钢在铁水[S]、[P]含量不高时采用。
(2)双渣法。
在冶炼炉中造两次渣（造渣-扒渣-造渣）。
转炉炼钢在铁水[S]、[P]含量高、冶炼取向硅钢时采用。
（9）氧的饱和溶解度随温度的升高而降低。
对吗？错误。
氧的饱和溶解度随温度的升高而升高。
（12）钢中气体对钢质的影响主要有？中心孔隙和显微孔隙,发纹,机械性能差,白点。
（20）根据炉渣脱磷反应式，分析转炉炼钢脱磷热力学条件？2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) = 3CaO·P2O5+ 5[Fe]2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) = 4CaO·P2O5+ 5[Fe]按离子模型写为：2[P] + 5(Fe2+) + 8(O2-) = 2(PO43-) + 5[Fe]脱磷热力学分析：（1）钢渣界面上产生的脱磷反应为放热反应，降低熔池温度利于脱磷。
（2）碱性CaO、MgO都能和酸性P2O5结合，降低渣中系数碱性更强的BaO、Li2O、Na2O增强渣的脱磷能力；R2≥3.0，可保证顺利脱磷；碱度过高时渣中会有很多CaO、MgO微粒悬浮在液体渣中，降低炉渣流动性，使炉渣变粘降低不利于脱磷。
（3）没有(FeO)是不能脱磷的，渣中(FeO)是脱磷的首要因素。
初期渣(P2O5) + 3(FeO) = 3FeO·P2O5高(FeO)促进CaO在渣中的溶解，在R2≥2.5-4.0范围内，提高(FeO)对脱磷有利。
（4）金属成分对脱磷的影响：[Si]、[Mn]、[Cr]、[C]含量高不利于脱磷。
一般影响不大。
（5）磷的脱氧反应能力不强，增加渣量可增大脱磷量，多次扒渣对脱磷有利。
（22）还原脱磷的产物是 Ca3P2。
（23）按温降过程形成的硫化物夹杂分为哪4种？一次夹杂（原始夹杂）：在冶炼温度下形成，一般是强脱硫剂与硫生成的硫化物（CaS、MgS、CeS等），或者是硫氧化物（如Ce2O2S、La2O2S）。
二次夹杂：在钢液降温时，元素的脱硫能力增强所产生的夹杂物，如MnS、TiS等。
三次夹杂：在凝固（结晶）过程中，硫按液相和凝固线的比例析出，并与Mn、Fe等元素生成硫化物夹杂。
四次夹杂：凝固完毕后的降温过程中从固相析出的新相—硫化物夹杂。
（24）根据炉渣脱硫反应式，分析转炉炼钢脱硫热力学条件？按炉渣分子理论，碱性氧化渣与金属间的脱硫反应如下：[S] + (CaO) = (CaS) + [O]按炉渣离子理论脱硫反应式：[S] + (O2-) =(S2-) + [O]（1）钢渣间脱硫反应是放热反应，温度升高有利于脱硫。
高温主要增加了脱硫速度。
（2）低（FeO）有利于脱硫。
（3）高碱度有利于脱硫。
（4）大渣量有利于脱硫。
没有低的氧含量[O]和（FeO）是不能顺利脱硫的。
（25）炉渣脱硫和气化脱硫各占总脱硫量的多少？氧化渣脱硫占总脱硫量的90%，气化脱硫占10%左右。
（26）加快脱硫的措施有哪些？加快脱硫措施：（1）增大碱度不仅使提高，而且也在一定范围内提高脱硫的传质系数。
（2）提高温度以提高硫在渣中的扩散系数（3）搅拌熔池增大钢渣界面以加速脱硫。
（4）在高碱度、渣钢脱氧良好的条件下进行，以保证大的脱硫速度。
（27）氧化物夹杂按成份如何分类？Ø氧化物夹杂按成分分类：（1）简单氧化物：SiO2、Al2O3、MnO等；（2）复杂氧化物：尖晶石类和各种钙的铝酸盐；尖晶石类：AO·B2O3如MgO·Al2O3（3）硅酸盐及硅酸盐玻璃通用式为：lFeO·mMnO·nAl2O3·SiO2（28）夹杂物按加工后形态如何分类？举出该种夹杂最典型的例子？Ø按加工形态，夹杂物分类：(1)塑性夹杂物：沿加工方向延伸成条带状。
MnS。
（2）脆性夹杂物：沿加工方向破裂成串。
Al2O3。
（3）不变形夹杂物：保持原来的球点状。
CaS。
（29）夹杂物按来源如何分类？按形成阶段分类氧化物夹杂？Ø夹杂物按来源分类：（1）外来夹杂物：由于耐材、熔渣在冶炼、精炼及浇注过程中进入钢中并滞留在钢中造成的。
特征：外形不规则，尺寸比较大，随机分布。
（2）内生夹杂物：在液体或固体钢中，由于脱氧和凝固时进行的各种物理化学反应而形成。
主要是和钢中氧、硫、氮的反应产物。
内生夹杂物形成4个阶段：（1）一次（原生）夹杂物：钢液脱氧反应时生成；（2）二次夹杂物：在出钢和浇注过程中钢液温降平衡移动时生成；（3）三次（再生）夹杂物：凝固过程中生成；（4）四次夹杂物：固态相变时因溶解度变化生成。
（30）钢液的脱氧方法有哪三类？（1）沉淀脱氧。
溶于钢液中的脱氧元素和氧反应，在钢液内部生成脱氧产物。
脱氧反应速度快，一般为放热反应，其脱氧产物需要控制一定的条件去除。
（2）钢渣界面脱氧。
充分发挥脱氧元素的脱氧能力，不需要什么过饱和度。
脱氧产物基本在渣中。
（3）真空脱氧。
热损失较大。
（34）钢中非金属夹杂来源有哪些？1.脱氧脱硫产物，特别是一些颗粒小、或密度大的夹杂物没有及时排除。
2.随着温度降低，硫、氧、氮等杂质元素的溶解度相应下降，以非金属夹杂物形式在钢中沉淀。
3.带入钢液中的炉渣和耐火材料。
4.钢液被大气氧化所形成的氧化物。
4 顶底复吹转炉炼钢（1）请写出点火、返干、喷溅、拉碳、冶炼周期、供氧时间、炉容比、氧气流量、供氧强度、软吹、硬吹的概念（或定义）？A当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点火”。
B吹炼中期脱碳反应激烈，渣中（%FeO）降低，致使炉渣熔点增高和粘度加大，并可能出现稠渣（“返干”）现象。
C通常把随炉气携走而不从炉口周围降落的金属和炉渣微粒称为烟尘，而与炉气分离从炉口周围降落者（粒度比烟尘大）称为喷溅，由于熔池上涨而使炉渣—金属熔体沿炉口冒流而出者，称为溢出（常见的是溢渣）。