第三节 夹杂物和化学成分偏析的检验

第三节 钢中的夹杂物和化学成分偏析检验
钢中的夹杂物
概述
钢中的夹杂物一般是指非金属夹杂物，非金属 夹杂物显著影响钢的使用性能，同时对钢的切削性 能及表面粗糙等也有很重要的影响。
分析夹杂物的类型、数量、大小和分布是材料
质量和实效分析的重要依据。
钢中夹杂物的存在，破坏了金属基体的 连续性，它们在钢中的形态、数量、大小 和分布都不同程度的影响钢的各种性能，
钢中的夹杂物，根据其性质、形态、分布和变形特征可分为下列 五种（在标准图谱上分为A、B、C、D、DS）：
A类(硫化物):如MnS、FeS等，塑性较好，就有较高的延展性，较宽 范围的形态比，属塑性夹杂物。经锻轧加工后沿加工方向变形， 呈锤形或线段形。在明场下呈浅灰色、圆角形。抛光性好，不易 剥落，如图示：
抛光试样，不需浸蚀，直接在显微镜下进行 观察，记录夹杂物数量、大小、形状及分布、反 光色及形变能力，不透明的夹杂物呈浅灰色回其 他淡色，透明夹杂物颜色较暗。
3、暗场观察
主要是记录夹杂物固有色彩和透明度，透明夹杂 物在暗场下是发亮的，不透明的夹杂物在暗场下 呈暗黑色。
4、偏光观察
主要是鉴别夹杂物的各向异性，偏光可观察夹杂 物的透明度和固有色彩，可代替暗场观察，但灵 敏度不如暗场高。
但常规的金相检验不能确定夹杂物成分 和晶体结构。目前电子显微技术已广泛应 用于夹杂物的鉴定，经深腐蚀的金相试样 在扫描电子显微镜下可直接观察夹杂物的 形态。
同时电子探针可直接确定微区的化学成 分及组成相。
三、夹杂物的评级
夹杂物试样不经过腐蚀，一般在明场下 放大100倍，直径80mm的视场下进行检验。 从试样中心到边缘全面观察，选取夹杂物 污染最严重的视场，与钢种的相应标准评 级图加以对比来评定。
评定夹杂物级别时，一般不计较其组成、 性能以及可能来源，只注意其数量、形状、 大小和分布情况。
对钢中的非金属夹杂物进行显微评定时， 目前主要采用GB/T10561-2005标准，通常 采用与标准图谱进行比较来对钢中的非金 属夹杂物进行显微评定。
夹杂物的粗系和细系 A类：2μm~4μm称为细系 4~12 μm称为粗系 B类： 2μm~9μm称为细系 9~15 μm称为粗系 B类： 2μm~5μm称为细系 5~12 μm称为粗系 B类： 3μm~8μΒιβλιοθήκη Baidu称为细系 8~13 μm称为粗系
B类(氧化物类)：常见的有FeO、MnO、SiO、
Al2O3、Cr2O3等，多数氧化物的塑性极低，脆 性大、无变形、易断裂，形态比小，属脆性夹
杂物，经锻轧后沿加工方向成串或点链状分布，
在明场下呈灰色，抛光性差，易剥落。
C类（硅酸盐盐）：硅酸盐夹杂物有易变形的（2MnO.SiO2）， 也有不易变形的。易变形的与硫化物相似，沿加工方向延伸
DS(单颗粒类，主要为氮化物类)：形态比较 规则，多呈正方形，长方形、三角形、或 圆形，直径较大，大于13μm，呈单个的颗 粒状。
二、夹杂物的金相鉴定方法
夹杂物的金相鉴定法是根据夹杂物的形貌、分布及其在明场、 暗场和偏光下的光学特征，与已知的夹杂物特征对照 以确 定其类型。必要时可测定夹杂物的显微硬度或经化学浸蚀的 能力。
导致应力集中、疲劳断裂、显著降低钢 的塑韧性、焊接性以及耐腐蚀性，因此钢 中夹杂物的数量和分布通常被认为是评定 钢质量的一个重要指标
一、钢中夹杂物的类型和特征
钢中的夹杂物根据其来源可分为两大类：
1）外来夹杂物：主要是由耐火材料、炉渣等在冶炼、 浇注过程中进入钢液中来不及上浮而留在钢中，称为 外生夹杂物。
金相法鉴定夹杂物的步骤如下：
1、制备试样
通常以截取纵向试样，因为易变形的夹杂物总 是沿钢材变形方向伸长，即使脆性夹杂物也是沿变 形方向排列分布，因而具有代表性。
磨抛时，为了使夹杂物不拖尾、剥落，因此， 试样试样最好先进行淬火处理，增加基体硬度，并 使硬度均匀一致，有利于夹杂物的检验和评定。
2、明场观察
呈线段状，明场下呈灰色或暗灰色，不易变形的与氧化物相
似，沿加工方向呈颗粒状，也呈暗灰色。一般硅酸盐类夹杂
物端部呈锐角。
D类（球状不变形夹杂物）：例如铬轴承钢中的点状夹杂 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 点状形式存在，形态比较小，呈黑色或蓝色无规则分布 如图示：
特点：这类夹杂物尺寸较大，称为粗夹杂，外形不 规则，分布也没有规律。该类夹杂物只要操作正确， 仔细是可以避免的。
2）内生夹杂物：主要是溶解在钢中的氧、硫、氮等杂 质元素在降温凝固过程中，由于溶解度较低，与其他 元素化合并以化合物的形式从液相和固溶体中析出， 称为内生夹杂物。
特点：颗粒比较细小，分布比较有规律。该类夹杂 物是不可避免的，只能尽量减少其数量或改变其成分、 大小及分布情况。