钢中非金属夹杂物的检验技术

各向同性
Cr2O3
MgO·Al2O3
铁尖晶石 FeO·Al2O3
铬铁矿 FeO·Cr2O3
无规则 形状规则 形状规则
灰紫色
薄处绿色
各向异性
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灰（稍紫）
各相同性
暗灰
稍透明，带绿 各向同性
形状规则成群，灰（稍紫） 薄透明，带红 各向同性 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
深灰色 深灰色
透明，无色 透明无色
偏光
各向异性，透明 呈玻璃状时各向 同性 各向异性，呈玻 璃状时各向同性
呈玻璃状，各向 同性，含Si较多 的夹杂能看到黑 暗的十字叉 各向同性
弱各向异性，
各向异性
钢中非金属夹杂物检验技术
按化学成分分类
(4) 氮化物系夹杂物
一般情况下，钢中的氮化 物夹杂较少，但如果钢液中 含有铝、钛、铌、钒、锆等 与氮亲和力较大的元素时， 在出钢和浇注过程中钢流会 吸收空气中的氮而使钢中氮 化物夹杂的数量显著增多， 其中最常见的是TiN和AIN夹 杂物。
透明，由玫 瑰到褐色
铁锰硅酸盐 同锰硅酸盐 mFeO·nMnO·S
iO2
深灰色，球体中的 环圈反光而中心有 亮点，当Si、Mn量 多时呈黑色园盘
透明、琥珀 黄色，园盘 好像有些突 出。
石英SiO2
球状
深灰色
透明无色
钙硅酸盐 1,2CaO·SiO2
莫来石 3Al2O3·SiO22
球状任意分 布，
三棱或针状 分布无规则
化合物，所以也属于氧化物系夹杂物。
硅酸盐夹杂物 500×
硅酸盐类夹杂物的光学特性
夹杂物名称 形状及分布
明场
暗场
铁硅酸盐 2FeO·SiO2
多为玻璃质。 深灰色，球体中的 透明，色由 球状任意分 环圈反光而中心有 淡黄到褐色 布，稍变性 亮点
锰硅酸盐 2MnO·SiO2
多为玻璃质， 深灰色 球状任意分 布，易变形
低合金钢中的氧化物 100×
球形氧化物
氧化物系夹杂物的光学特性
夹杂物名称 氧化铝 Al2O3 氧化亚铁FeO
形状及分布
明场
细小，成串 深灰或暗灰
球状，变形后 灰色稍带褐
略显椭圆
色
暗场 透明黄白色
偏光 各向异性
完全不透明， 各向异性，不 沿边有细亮线 透明，淡黄色
氧化亚锰MnO 不规则，成群 灰色
绿宝石色
在明视场的光路中加入起偏镜和检偏镜将入射的 自然光变为正交偏光。
在正交偏光下观察时，旋转载物台３６０0，各向 同性夹杂亮度不会发生变化，而各向异性夹杂则 出现四次暗黑和四次明亮现象。各向异性效应是 区别夹杂物的重要标志。如在显微镜下锰尖晶石 很容易误认为刚玉，但刚玉是各向异性夹杂，而 尖晶石是各向同性的，因而可在偏光下加以区别 。
夹杂物的鉴定
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、色彩和透明度 、各向同性和各向异性、夹杂物的黑十字 现象、夹杂物的硬度及塑性等，从而对夹 杂物作出定性或半定性的结论。
金相显微镜鉴别分析物相
(1)明视场观察 明视场是金相显微镜的主要观察方法。
入射光线垂直照射在试样表面，利用试 样表面反射光线进入物镜成象。
金相显微镜鉴别分析物相
(2)暗视场观察 暗视场是通过物镜的外周照明试样，并借助曲
面反射镜以大的倾斜角照射到试样上。 若试样是一个镜面，视场内是漆黑一片。在试样
凹洼之处或透过透明夹杂而改变反射角，光线才有 可能进入物镜，而被观察到。因此在暗场下能观察 到夹杂物是否透明。
金相显微镜鉴别分析物相
(3)偏光下观察
(1) 硫化物系夹 杂物
一般情况下， 钢中的硫化物夹 杂主要是 FeS、 MnS和它们的固溶 体(Fe、Mn)S。
低碳钢中的硫化物 100×
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低碳钢中的硫化物和氧化物 500×
低碳钢中的硫化物，沿轧制方向变形延伸
100×
硫化物系夹杂物的光学特性
夹杂物名称 形状及分布
明场
暗 场 偏光
硫化铁 FeS
量多时呈网状分 布在晶界上，量 少时成粒状分布 在任意部位
淡黄色，长期暴露 在空气中变为褐色
不透明， 沿边界有 亮线
各向异性。 不透明，淡 黄色
硫化铁与硫 同FeS 化锰
MnS·FeS
颜色随MnS量而变， MnS少时呈淡黄色， 增多时变深蓝色， 再变深为深灰色
不透明
各向异性， 不透明
钢中非金属夹杂物检验技术
(2) 氧化物系夹杂物 氧化物系夹杂物有简单氧化物、复杂氧化物、硅酸盐
和固溶体之分。常见的简单氧化物夹杂有FeO、Fe2O3、 MnO、SiO2、Al203、TiO2等；复杂氧化物包括尖晶石类夹 杂物和钙的铝酸盐两种。
低合金钢中的尖晶石类氧化物 500×
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20CrMnTi钢中的氮化物 500×
氮化物系夹杂物的光学特性
夹杂物名称 形状及分布
明场
暗场
偏光
氮化钛TiN 成群，成串 金黄色
不透明
碳氮化钛Ti（CN）
成群，变形 后成串
随碳含量不同由 浅黄变紫玫瑰
不透明
氮化钒VN
孤立或成群， 淡粉色
不透明
各向同性 各向同性 各向同性
碳氮化钒V（CN） 孤立或成群 淡粉 氮化铝AlN 晶内或晶界 紫灰色 氮化铌NbN 晶内或晶界 亮黄色
钢中非金属夹杂物的检测技术 及国内外相关标准的
学习和探讨
质检处
2014年8月
概述
钢中非金属夹杂物 主要来自钢的冶炼和 浇注过程，以机械混 合物形式存在于钢中， 是不可避免的一相。 主要有硫化物、氧化 物、硅酸盐、氮化物 等。
其含量一般都很少，但它们对钢的性 能的危害作用却不可忽视。这种危害 程度与非金属夹杂物的类型、大小、 数量、形态及分布有关。
因此，钢中非金属夹杂物的金相检验 ，对钢材的冶金质量评价及机械零件 的失效具有十分重要的意义。
钢中非金属夹杂物检验技术
夹杂物的来源
按来源 分类
是钢水冷却凝固过程中的 内生夹杂物 析出产物。
主要是钢水和外界（卷渣 外来夹杂物 及耐火材料侵蚀）之间偶
然的化学和机械作用产物。
钢中非金属夹杂物检验技术
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夹杂物的鉴定
虽然金相法对夹杂物的鉴定能做很多工作，但它 不能获得夹杂物的晶体结构及精确成分的数据 ， 如欲对夹杂物做更精细的研究，可借助于下列仪 器设备及实验手段：
X射线微区域分析法（扫描电子显微镜） 岩相分析法 X射线晶体结构分析法 化学分析法等
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