钢中非金属夹杂物的来源与影响：深入探讨内生与外来夹杂物的形成及其对钢材质量的影响

钢中非金属夹杂物及鉴别方法

1 前言

非金属夹杂物主要来源于钢水冷凝过程中氧、硫、氮化合物的平衡常数相应增加而形成的各类非金属夹杂物。产品是根据化学反应形成的。它们的名字应该是非金属夹杂物，或者简称为夹杂物。尽管钢中夹杂物的数量不多，但它们对钢材和产品的质量产生负面影响。随着现代材料工程技术的发展，对钢材的质量要求越来越严格。因此，对非金属夹杂物进行深入探讨和研究对于材料鉴定、产品断口分析、报废分析、失效分析等都具有重要意义。

2 钢中非金属夹杂物的来源

夹杂物的产生主要是由于钢在冶炼过程中熔化和凝固过程中发生的一系列物理和化学反应。根据其来源，可分为两类：内生（内）内含物和外生（外）内含物。种类。

2.1 内生夹杂物

内生夹杂物是指钢在冶炼、铸造、凝结过程中，或钢与炉内、容器等内的气氛或钢水接触时，内部各种材料成分之间发生化学反应而生成的产物。当冷凝温度下降时，由于溶解度降低等因素而析出的颗粒物。

2.2 国外纳入

外来夹杂物也称为外部夹杂物或意外夹杂物。它是冶炼、铸造生产过程中因从设备或容器上剥离而混入钢水中的杂质。另外，有时由于冶炼操作的疏忽，耐火砖因热冲击而破裂、脱落，与其他种类的氧化物形成产物，成为外来夹杂物。

3 夹杂物对钢材质量的影响

夹杂物的危害性取决于其数量、形状、尺寸、分布、熔点和物理化学性质。当夹杂物的熔点较低时，它们在热加工变形时熔化或软化，使钢变得热脆并导致开裂。当钢中存在铝夹杂物或其他氮化物时，钢的表面硬度不均匀，使冷加工切削和磨削变得困难。当钢中夹杂物超标时，会给热处理和焊接工艺带来很大困难。例如，化学热处理层会不均匀，导致焊件强度大大降低或在焊接时产生裂纹。

4 夹杂物金相鉴别方法

金相鉴定方法除了无法鉴定夹杂物的化学成分和晶体结构外，还可以在光学金相显微镜下直接观察和鉴定夹杂物的形状、尺寸、数量、分布、类型等。同时，金相方法还具有操作简便、易于实施的特点。

4.1 金相样品的截取和制备

为保证截取的样品能够对非金属夹杂物的鉴别具有代表性的结果，截取的零件应符合相应技术条件的要求。对于锻造毛坯，可以从锻造毛坯的中心到边缘的不同部位取样，如锻造毛坯的头部、中部、尾部；对于轧材和冷拉钢材，宜通过中心线纵向取样；对于淬火裂纹、锻造裂纹、热轧裂纹、冲压裂纹、失效疲劳断裂等，应在裂纹、断裂处取样；对于特殊钢材或产品零件，可遵循相应的标准。

磨削试样时，按从粗到细的顺序使用金相砂纸。下一道磨削工序必须与上一道磨削工序的磨痕垂直，直至磨痕消失。抛光过程中，采用适当的压力使样品抛光面在抛光盘半径范围内来回移动，同时样品本身也应不断旋转。最终的要求是样品不被腐蚀、无划痕、无剥落、无水痕、无污点，在100倍视野下光滑明亮如镜子。

4.2 夹杂物的类型和形式

硫化物具有较高的延展性，并具有单一的灰色包裹体，其长宽比（长/宽）范围广泛，通常具有圆形末端；大多数氧化铝类型没有变形、有棱角且长径比较小（通常

5 结论

钢中的非金属夹杂物种类很多。在日常检验中，常采用该方法与标准牌号进行比较来评定等级。相关标准有GB/T 10516-2005钢中非金属夹杂物含量的测定方法[1]、ASTM E45-2013钢中夹杂物含量测定的试验方法[2]、DIN 50602-1985评价用显微镜检查方法使用标准图表计算优质钢中非金属夹杂物的含量[3]。

参考文件

[1] GB/T 10561-2005 钢中非金属夹杂物含量测定方法

[2] ASTM E45-2013 钢中夹杂物含量测定的试验方法

[3] DIN 50602-1985 用标准图评价优质钢中非金属夹杂物含量的显微检验方法

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