ASTM E45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
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 + Al2O3 2FeO + Si → 2Fe + SiO2 b）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。 c偏光：检验夹杂物的各向同性和各向异性，色彩、黑十字现象。 金相法鉴定夹杂物的优点是简单直观，易与钢材的质量联系起来；缺点是不能确定夹杂物的成分和晶体结构。 6、非金属夹杂物的特征 具体形貌如图： a）硫化物主要有硫化铁（FeS）和硫化锰（MnS），以及它们的共晶体等。在钢材中，硫化物常沿钢材伸长方向被拉长呈长条状或者纺锤形，塑韧性较好。在明场下，硫化铁呈淡黄色，硫化锰呈灰蓝色，而两者的共晶体为灰黄色；在暗场下一般不透明但有明显的界限，硫化锰稍呈灰绿色；在正交偏光下都不透明，转动载物台一周，硫化铁有四次明亮、四次消光，呈各向异性，硫化锰及其共晶体都为各向同性。图3-2-20，3-2-21，3-2-23，3-2-27 b）氧化物常见氧化物有氧化亚铁（FeO）、氧化亚锰（MnO）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铝（Al2O3）等。压力加工后，它们往往沿钢材延伸方向呈不规则的点状或细小碎块状聚集成带状分布。在明场下，它们大多呈灰色；在暗场下，FeO不透明，沿边界有薄薄的亮带；MnO透明呈绿宝石色；Cr2O3不透明，有很薄一层绿色；Al2O3透明，呈亮黄色。在偏光下，FeO、MnO呈各向同性，Cr2O3、Al2O3呈各异性。二氧化硅（SiO2）也是常见的氧化物。在明场下呈球形，深灰色；在暗场下无色透明，在偏光下呈各向异性、透明，并称黑十字现象。 图3-1-1，3-1-4，3-1-7，3-1-8，3-1-10，3-1-11，3-1-16，3-1-17，3-1-183-1-19，3-1-20，3-1-36，3-1-34 c）硅酸盐夹杂物来源于炼钢时加入Si-Ca脱氧剂或者与耐火砖发生作用。常见的硅酸盐夹杂物有铁橄榄石（2FeO·SiO2）、锰橄榄石 （2MnO·SiO2）、复合铁锰硅酸盐（nFe·mMnO·pSiO2）以及硅酸铝（3Al2O3·2SiO2）等。在明场下均呈暗灰色，带有环状反光和中心两点；在暗场下，一般均透明，并带有不同的色彩；在偏光下，除多数铁
炼钢、铸锭过程中产生非金属夹杂物的原因 摘要：论述钢中非金属夹杂物对钢锭质圣的影响，分析了非金属夹杂物在冶炼和铸锭过程中产生的原因，提出了控制夹杂物产生的几点行之有效的措施。 关键词：非金属夹杂物冶炼浇注电弧炉精炼炉质，控制 非金属夹杂物，一般是指钢锭在冶炼和浇注过程中产生或混人的非金属相，都是一些金属元素（Fe、Mn、Al等）及51与非金属元素（0、S、N、P、C 等）结合而生成的氧化物和硫化物（如Feo、Si02、Mno、A12O3、MnS、MnC）等。非金属夹杂物按来源分为内生夹杂物和外来夹杂物。内生夹杂物是钢内部发生的反应产物或者因为温度降低而形成夹杂析出。外来夹杂物是由炉料带人，耐火材料及炉渣混人的颗粒。内生夹杂物可以以外来夹杂物为核心聚集到后者的颗粒上。外来夹杂物也可能与钢液反应被还原。钢中如果有非金属夹杂物的存在，即使在钢中含量极少（通常是小于万分之一）也会给钢的质量带来极为有害的影响。从2002年1～7月份重点产品的投料统计情况看，锻钢支承辊共生产68支，经探伤发现其中2支因有密集夹杂物缺陷而报废，有4支因有夹杂物等缺陷造成锻造裂纹。电站锻件钢共生产41支，经探伤发现其中4支有严重的条状缺陷，缺陷性质为夹杂物。半钢辊钢共生产27支，其中14支因夹杂物造成不同程度的裂纹。可见夹杂物对钢锭质量造成的经济损失是非常巨大的。 1 冶炼过程中产生非金属夹杂物的原因 造渣材料碱性电弧炉常用的造渣材料采用石灰、萤石。石灰，主要成份为CaO，其含量不应小于85%,SiO2含量不大于2%，硫含量应小于0.15％。石灰易吸收水分而变成粉末，所以，造渣时要使用刚烧好的、烧透的石灰，或对石灰进行预热后再使用，这样能防止石灰给钢液带人过多的水分，否则就会使钢液氢含量增加，影响钢的质量，严重时会使钢报废。萤石，主要成份为CaF2，含量为85％、95%, SiO2含量约为6％。石中若掺杂硫化物矿石，必须将这种萤石排除掉，否则会降低炉渣的脱硫能力，易造成硫化物（MnS）夹杂。 铁合金在冶炼时，如果使用烘烤时间短、烘烤温度低、甚至根本未经烘烤的铁合金材料，势必会增加外来夹杂物和气体带人钢液中的机会。经过烘烤的铁合金上到炉台，在寒冷的冬季，露天摆放的铁合金会很快凉下来，将这些凉的铁合金
第28卷第1期 2010年1月 物理测试 Phy sics Ex aminatio n and T est ing V ol.28,No.1 Jan.2010 钢中夹杂物的透射电镜研究 张金民1, 王建顺2 (1.中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471039;2.中油管道物资装备总公司,河北廊坊065000)摘 要:利用透射电镜研究了某钢中夹杂物的堆垛层错,电子衍射分析表明,夹杂物内存在15R 型长周期结构。利用双倾操作得到沿密排点列的特征衍射花样,分析夹杂物为面心立方结构,点阵常数为0.788nm 。观察了这种材料的(1-11- )系统衍射的一维晶格相及[011]晶带轴的高分辨像。关键词:钢;夹杂物;堆垛层错;长周期结构 中图分类号:T G 42,T G 115.21+5.3 文献标志码:A 文章编号:1001 0777(2010)01 0026 03 TEM Study of Inclusions in Steel ZH A NG Jin min 1, WANG Jian shun 2 (1.Luo yang Ship M aterial Research Inst itute.L uoyang 471039,Henan,China;2.Chines P et roleum Piping M aterial F ur nishment Par ent Co mpany,L ang fang 065000,H ebei,China) Abstract:T he stacking fault o f inclusio ns in a steel w as analy sed by tr ansmissio n electro n micr osco py (T EM ).It w as analysed by select ar ea diffr act ion patter ns (SA DP s)that there ex isted perio d stacking (L PS)str ucture of 15R ty pe in inclusio ns.Char acter istic SA DPs alo ng close packing r ang e of points wer e o btained by double tilt operation.T he structur e of inclusions is face centered cubic w ith lattice constant of 0.788nm.One dimension systematic reflex ions lattice imag es and H REM fo rmed by [011]zone axis w ere o bserv ed.Key words:steel;inclusion;stacking fault;L PS 作者简介:张金民(1975 ),男,硕士,工程师; E mail :zhangjin_min @yah https://www.doczj.com/doc/8b5723497.html,; 收稿日期:2009 08 12 密堆长周期结构在晶体学中常常用密排层的堆垛来说明[1]。自然界中存在较多长周期结构材料。不同的工艺可以使材料具有不同的长周期结构,如镁合金在凝固过程中就形成18R 结构[2 3],其序列为ABABABCACA CABCBCBC,通过高温退火18R 结构基本转变为14H (ACBCBABABABCBC)。添加M n 、Cr 或V 等合金元素,可以提高T iA1晶体中电荷分布的对称性,可以降低T iA1的层错能[4]。研究长周期结构的堆垛方式,对于揭示材料性能具有重要作用。文章研究了一种T i A1 M n 长周期结构材料的微结构。 1 试验方法 将待观察钢试样线切割为0.5mm 的薄片,用砂纸打磨至50 m 左右。用5%高氯酸+95%酒精溶液双喷电解,然后离子减薄。观察用CM 200透射电镜,加速电压200kV,配有EDS 分析仪。 2 试验结果 图1(a)是夹杂物的T EM 形貌像,具有层状形 貌。EDS 分析其成分(原子数分数x ,%)主要为Ti 46.2、Al 34、M n 14.4、Cr 0.9、Fe 4.5,其选区电子衍射花样中,衍射花样沿密排点列方向上每隔4个弱的衍射斑点出现一个明亮的衍射斑,由于内部存在缺陷,有些斑点已经拉长形成条纹。可见夹杂物为密排长周期结构。绕密排点列进行大角度倾转双倾操作,选取3张特征衍射谱(图2),3张特征衍射谱对应电镜倾转台角度( , )分别为(8.1 ,-5 0 )、(38.06 ,-14.52 )、(48 ,-21.2 ),根据公式cos =cos( 1- 2)cos( 1- 2),可以计算出相对倾转角度分别为31.3 和11.95 。这与立方晶系[011]、[1-12]、[1- 23]晶向夹角30 和10.9 接近。以密排点列方向为x 轴,由平行四边形法则可以绘制密排点列方向晶带轴衍射斑点,如图3呈六角或 三角对称,为面心立方[1-11-]晶带轴电子衍射花样。因此夹杂物为面心立方结构,可以计算晶格常数为0.788nm,密排方向为[1-11-]方向。(1-11-)斑点距离之间有5个斑点[图1(c)]。可见其内部存在15R 长周期结构,可以表示为ABCBABCA CBCABAC 。
夹杂物的生成及控制 作者：shicm 发表日期：2007-5-28 阅读次数：763 1 非金属夹杂物情况及分类 按其化学成分组成和结构可以分以下几类 （1）氧化物夹杂：单一金属氧化物、硅酸盐、尖晶石和各种钙铝酸盐； （2）硫化物夹杂：MnS、CaS等，在轧制过程中具有良好的变形能力； （3）磷化物夹杂：CaP、BaP等还原脱磷产物，在一般钢种中较少出现； （4）氮化物夹杂：TiN、ZrN等夹杂物，是钢液从大气中吸氮的产物； （5）含不同类型夹杂物的复合夹杂。 按其来源主要分为两类： （1）外来夹杂物，主要来源为炉渣卷入钢液形成的卷渣、钢液或炉渣与炉衬耐火材料接触时的侵蚀产物、铁合金及其它炉料带入的夹杂等等，在浇铸过程未及时上浮而残留在钢中，它偶然出现，外形不规则，尺寸大，危害极大；（2）内生夹杂物，在液态或固态钢中，由于脱氧和凝固时进行的各类物理化学反应而形成的，主要是和钢中氧、硫、氮的反应产物,它的形成有四个阶段，钢液脱氧反应时形成的成为原生（一次）夹杂；出钢和浇铸过程中温度下降平衡移动时形成的成为二次夹杂；钢水凝固过程中生成为再生（三次）夹杂；固态相变时因溶解度变化而生成的成为四次夹杂；由于一次、三次夹杂生成和析出的热力学和动力学条件最有利，因此可以认为内生夹杂大部分是在脱氧和凝固时生成的，因此控制夹杂最主要的就是要加强脱氧和严格防止二次氧化。（3）一些尺寸较大的多相复合结构的夹杂物，有时是不同类型的内生夹杂复合而成，有时则是内生夹杂物与外来夹杂物互相包裹而形成的。 为了方便生产评级和比较，按照标准评级图显微检验法根据夹杂物形态和大小分布将夹杂物分为A、B、C、D、DS五类， 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物，一般端部呈锐角； —D类(球状氧化物类，如钙铝酸盐)：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。 每类夹杂物又根据非金属夹杂物颗粒宽度的不同分成粗系和细系两个系列，每个系列由表示夹杂物含量递增从0.5至3级的六个等级图片组成，根据100倍显微视场下与标准图谱对比，来确定夹杂物级别。
ASTM E45-1997 钢中夹杂物含量的评定方法(中译) 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
【关键字】质量、问题、充分、整体、制定、研究、措施、规律、关键、稳定、理想、能力、结构、水平、检验、分析、形成、保护、满足、严格、开展、优先、发挥、解决、优化、调整、改善、加强、实现、提高、显著改善、实施、改进 20g钢中夹杂物研究 闫卫兵1，2，杨海平2，任毅1，2 (1．北京科技大学冶金学院，北京100083; 2．河北钢铁集团宣钢公司炼钢厂，河北宣 化075100) 摘要:20g钢在轧制过程中易发生表面纵裂，对钢水中氧、氮含量和纯净度要求严格。研究了宣钢炼钢厂生产20g钢过程中各工序钢中全氧及氮含量的变化，夹杂物的种类及粒度分布，大型夹杂物的组成、分布及其来源。介绍了非稳态浇铸对铸坯洁净度的影响，使用示踪剂追踪了夹杂物的来源，并制定了改进措施，20g钢铸坯质量得到显著改善。 关键词:20g钢;夹杂物;研究 1 前言 宣钢炼钢厂生产20g钢工艺流程为:120 t顶底复吹转炉→130t LF精炼→连铸。选取了20g钢1个中包浇次的中间包前2炉取样。在钢包和中间包钢液中取氧氮样、电解样，在连铸浇铸过程中切取铸坯样，取样前在钢包渣、中间包覆盖剂加入示踪元素，并利用结晶器保护渣中固有的示踪剂K和Na跟踪钢包渣、中间包覆盖剂、结晶器对钢液的污染。根据铸坯样中夹杂物的示踪剂判定夹杂物的来源，对铸坯样进行夹杂物的检验，分析其夹杂物的种类、数量、形态、分布。 2 各工序钢中全氧及氮含量的变化 钢中的氧、氮含量主要与转炉冶炼、炉外精炼及保护浇铸有关。因此，分别在钢包、中间包及铸坯取样，精炼过程钢中平均T［O］和［N］的变化规律如图1所示，浇铸过程中间包钢液中平均T［O］和［N］的变化规律如图2所示，铸坯中平均T［O］和［N］的变化规律如图3所示。 由图1可知，20g 钢在精炼过程中的氧、氮含量变化为:在LF精炼过程中吹氩搅拌，钢液面波动较大，极易发生二次氧化，致使钢中氧氮含量升高;LF精炼末期，钢水通过弱氩气底吹，使钢水中氧氮含量降低。 分析图1、2可知，20g钢在浇铸过程中的氧、氮含量变化为:钢液由钢包流入中间包时保护浇铸效果较差，二次氧化严重，且非稳态钢液面波动较大，容易造成卷渣，致使钢液污染，洁净度下降。非稳态浇铸时钢液洁净度较差，二次氧化严重，应严格保护浇铸。换包时应及时调整拉速，避免中间包钢液面产生较大波动。 一般在浇铸过程中，钢液中的夹杂物经过钢包和中间包的上浮，夹杂物数量减少，钢的洁净度升高。但在图3(a)所示的试验中，铸坯中的T［O］和［N］却有升高的反常现象，为了核实数据的准确性，将铸坯中切取的备样再次进行氧氮分析，结果如图3(b)所示。分析认为:中间包内钢液由1流向6流流动过程中有二次氧化，致使6流铸坯中氧氮含量升高。 3 各工序钢中夹杂物的分析 对20g钢试样进行金相试验，观察钢中夹杂物的形貌，主要有球形、三角形和不规则夹杂物3种。 3．1 LF精炼中夹杂物的组成 LF精炼中钢水的夹杂物主要是球形，其他氧化物和点状硫化物尺寸较小。其中钙铝酸盐和钙硅酸盐较多，硫化钙夹杂较少。钙铝酸盐夹杂组成为Ca 20%～50%、Al 10%～15%、Si 5%～7% 。 3．2 LF处理后夹杂物的组成 LF处理后钢水中沿晶硫化物较多，且有聚集状铝氧化物。钢水中的夹杂物主要有硫化
钢中夹杂物的类型及控制技术发展 XX （河北联合大学冶金与能源学院，唐山，063009） 摘要：综合论述了钢中非金属夹杂物的按化学成分、形态、粒度、来源的分类以及控制夹杂物含量时所采用的气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙、电磁净化-钢包电磁搅拌、中间包离心分离和结晶器电磁制动、过滤器技术、超声处理技术和渣洗技术，并针对钢中夹杂物的控制技术的优、缺点进行了简要的归纳。随着氧化物冶金工艺纯净钢产品的开发,夹杂物去除技术的不断进步,非金属夹杂物的控制技术仍面临着新任务。 关键词：非金属夹杂物；夹杂物类型；控制技术 Types and Progress on Technique for Removel of inclusions in steel XX (College of Metallurgy and Energy Hebei United University, Tangshan 063009) Abstract：The behavior of inclusions in molten steel includes physical processes such as nucleation, growth, polymerization and transmission. The removal of inclusions can be seen as the result of transmission, which involves inclusion growth, floating and separating. The key progress on technique for removal of inclusions in steel is gas stirring-ladle argon blowing, gas shielding weir and dam in tundish, electromagnetic cleaning-ladle electromagnetic stirring, tundish centrifugal separating and mold electromagnetic braking, slag washing, ultrasonic technique ,and filter technique. Key words：non-metallic inclusions Typesof inclusions, Technique for Removel of inclusions 1引言 钢中非金属夹杂物是指钢中不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐或氮化物。它们是钢在冶炼过程中加入脱氧剂而形成的氧化物、硅酸盐和钢在凝固过程中由于某些元素溶解度下降而形成的硫化
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+ Al2O3 2FeO+ Si SiO2+2Fe nFeO+mSiO2 nFeO·mSiO2 nAl2O3+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。 二.显微夹杂物的分类 钢中非金属夹杂物的种类很多，应将性质相似、形态相似对钢的性能影响作用相似的各种夹杂物划分类别。从检验方便考虑，分类方法力求简单、明了、科学。 非金属夹杂物除按来源可分为内在夹杂物如外来夹杂物外，尚可按化学成分分类，分为氧化物、硫化物和氮化物等，而氧化物又可分为简单氧化物，复杂氧化物和硅酸盐（见下图）
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
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。 (6)水冷坩埚熔炼法(CC)。在电子束熔炼的条件下，先将熔融钢样表面的夹杂物浓缩，冷却后，样品被分解，夹杂物被分离出来。 (7)扫描电子显微镜法(SEM)。将电子束用电磁透镜聚焦照射于试样表面，同时用电子束扫描，在显像管上显示出试样发出的信号，可清晰地观测到各种夹杂物的主体像，了解其分布和形态，用电子探针分析仪(EPMA)测定其组成及含量，特别是鉴定夹杂物局部组成最有效，可分析的元素范围4Be～92U，对0.1μm以上的区域进行定性分析，对2μm以上的区域进行定量分析。 (8)单火花光谱分析法(SSA)即原位分析仪。对被分析对象原始状态的化学和结构进行分析。通过对无预燃、连续扫描激发的火花放电所产生的光谱信号进行高速的数据采集和解析，测定样品表面不同位置的原始状态下的化学成分分布、缺陷判别和夹杂状态分析，可获得夹杂物数量、组成、分布和粒度等多方面的信息；一次扫描即可得到元素成分、偏析、疏松和夹杂的定量分布结果，扫描范围达300mm×200mm，分析灵敏度优于常规火花光谱分析，样品无需抛光及处理，分析结果显示方式丰富，除了以列表方式显示各项分析数据和计数外，还同时以二维和三维多种图形显示成分、偏析、疏松和夹杂的分析结果，可直接应用于冶金炉前分析，实现临线快速分析，当样品太少时不能反映大型夹杂。 (9)曼内斯曼夹杂物检测法(MIDAS)。又名LSHP法，先使钢样波动，以排除气泡，然后超声扫描检测固态夹杂物和固气复合夹杂物。 (10)激光衍射颗粒尺寸分析法(LDPSA)。采用激光技术检测其他方法(如定泥法)已检测出夹杂物的尺寸分布。
钢中非金属夹杂物的金相检验碳素钢和合金钢中非金属夹杂物主要有硫化物、氧化物、硅酸盐、氮化物等。非金属夹杂物往往是工件失效的主要原因。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/T 10561-1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》执行。 为什么要检验钢中的非金属夹杂物？ 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或者收货单位验收时检验。 钢中非金属夹杂物的来源 1、内在的：包括①铁矿石②钢厂在冶炼时，用Si、Al脱氧造成。 3FeO + 2Al →3Fe + Al2O3 2FeO + Si →2Fe + SiO2 2、外来的：浇铸过程卷入的耐火材料等。 对试样的要求 1、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。 2、淬火以提高试样的硬度，保留夹杂物的外形 3、试样表面不浸蚀。 非金属夹杂物的分类 1、氧化物：FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3； 2、硫化物：FeS、Mn S及其共晶体 3、硅酸盐：2FeO·SiO2、2MnO·SiO2； 4、氮化物：TiN、VN； 非金属夹杂物的鉴别方法 1、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。 2、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。 3、偏光：检验夹杂物的各向同性和各向异性，色彩、黑十字现象。 具体形貌 主要有硫化铁（FeS）和硫化锰（MnS），以及它们的共晶体等
材料与冶金学院 金属材料工程系 从善海主讲 夹杂物工程（第一部分）钢中夹杂物的种类、形态及对钢性能的影响 第一讲：概述、夹杂物分类及形貌 注意：一切关于它的组成、形貌、来源、以及如何消除它都是有价值的。 ●一个夹杂物核（内生的或外来）从它进入钢液的瞬间开始就一、 概述 非金属夹杂物最难掌握的特点： 不能预先确定它们将在什么地方以何种形式出现。 武钢机总大型夹杂物引起的淬火裂纹 因为碳化物是钢的基体中的组分，不应属于夹杂物。 碳化物或金属间相是否夹杂物 非金属夹杂物是指其存在状态不受一般热处理的显著影响的非金属化合物。
化学式:Al 2O 3 ，熔点2050oC，比重：3.96， 显微硬度：3000-4500㎏/㎜2，结晶类型：六方系(在钢的夹杂物中只发现Al 2O 3 ) 氧化铝物性 氧化物特征氧化铝电镜形貌 0.5 1.0 1.5 Energy (keV) 500 1000 cps O Al 氧化铝能谱 o Al Elmt Element Atomic Compound % % % Al 37.01 30.47 Al2O3 69.93 Ca 21.49 11.91 CaO 30.07 Elmt Element Atomic Compound Element Atomic Compound % % % Mg 0.52 0.48 Mg 0.52 0.48 MgO MgO MgO 0.86 0.86 Al 33.73 28.22 Al2O3 63.74 Ca 25.30 14.25 Ca 25.30 14.25 CaO CaO CaO 35.40 35.40 O 40.45 57.05 Elmt Elmt Element Element Atomic Atomic Compound Compound % % % % % % % Mg Mg 1.88 1.88 1.88 1.62 1.62 1.62 MgO MgO MgO 3.12 3.12 Al Al 46.85 46.85 46.85 36.22 Al2O3 88.52 36.22 Al2O3 88.52 Ca Ca 5.98 5.98 5.98 3.11 3.11 3.11 CaO CaO CaO 8.36 8.36 O 45.29 O 45.29 59.05 59.05 59.05
学号： HEBEI UNITED UNIVERSITY 毕业论文 G RADUA T ETHESIS 论文题目：板坯大型夹杂物研究 学生姓名： 专业班级： 学院：冶金与能源学院 指导教师：教授 年月日
摘要 本文以唐钢最新投产的FTSC连铸技术生产的板坯为研究对象，将板坯加工成Φ50×130mm的圆柱形试样。通过大样电解实验，经过电解、淘洗分离碳化物和分级称重等步骤得到了试样中的大型夹杂物，再用KYKY-2800型扫描电子显微镜对夹杂物进行定性分析。研究表明：板坯中的大型夹杂物主要来源于脱氧产物、结晶器保护渣和中间包覆盖剂的污染，其次是水口的熔损；大型夹杂为球形的钙铝酸盐夹杂、透明的SiO2夹杂和复杂化合物夹杂。 此外，根据试验结果和讨论提出相应的改善措施。如：选用优质原料、转炉要提供优质的钢水、钢包底吹氩搅拌、采用全程保护渣浇注、优化中间包流场和减少液面波动等。通过研究了解大型夹杂物的来源、成因以及影响因素等，以期找出减少板坯中大型夹杂物夹杂物的办法，提高钢的质量。 关键词：板坯；电解；大型夹杂物；来源
In this paper, We introduce the continuous casting technology of the latest production of FTSC Tangshan Iron and Steel Production slab as research object, in which Φ50×130mm slab is processed into a cylindrical sample. By large sample electrolysis experiment, after electrolysis, separating washing steps such as carbides and classification, we have been weighing the sample in the large inclusions, and then by KYKY-2800 scanning electron microscope for qualitative analysis of inclusions. The results show that: a large slab of deoxidation products mainly from inclusions, mold powder and tundish covering flux of pollution, followed by the outlet of the melt loss; large inclusions of calcium aluminate inclusions are spherical, transparent SiO2 inclusions and complex mixture of compounds. Moreover, according to the corresponding test results and discuss we can propose improvements, such as: high quality raw materials, the converter to provide high-quality steel, ladle bottom blowing argon stirring, the use of flux throughout the casting, the tundish flow and optimized to reduce surface fluctuations. Through research to understand the source of large inclusions, causes and contributing factors, so as to reduce the slab in identifying large inclusions to approaches to improve the quality of steel. Key words: slab, electrolysis, large inclusions, source
GB10561-89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解 钟传珍潘淑红 （大连钢厂中心试脸室116031） 非金属夹杂物是钢中不可避免的夹杂，它的存在使金属基体的连续性受到破坏，非金属夹杂物在钢中的形态、含量和分布都不同程度地影响了钢的各种性能，诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。因此，正确测定与评价钢中非金属夹杂物是提高钢材质量不可忽视的环节。 测量非金属夹杂物的方法虽已标准化，但长期以来我国-直没有相应的国家标准。1989年由于新标准GB/T10561-1989取代YB25-77而使非金属夹杂物的评定更趋详细和全面。为了更好地执行和掌握新标准的评级原则，保证新旧标准的衔接，在实际检验工作中，我们针对具体试样加深对新标准的学习与理解，现将GB/T10561-1989所需检验的氧化物、硫化物、硅酸盐及点状不变形夹杂物的有关问题分述如下。 1 钢中非金属夹杂物的分类 钢中非金属夹杂物种类很多，按其来源和大小大体分为两大类： 1）显微夹杂物或称内在夹杂物，这类夹杂物是钢在冶炼或凝固过程中，由-系列物理和化学反应所生成。例如，在冶炼的过程中，由于脱氧剂的加入，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于钢液中，即为内在夹杂物。 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注过程中，由于耐火材料的混入造成的，其特点是大而无固定形状。其次，非金属夹杂物还可按化学成分分类，分为氧化物、硫化物和氮化物，而氧化物又可分为简单氧化物，复杂氧化物和硅酸盐详见图1。 图1 2 非金属夹杂物的测定 2.1 A类夹杂物和C类夹杂物 标准YB25-77其检验项目只有脆性夹杂物和塑性夹杂物之分，对检验中出现的硅酸盐夹杂物按塑性变形能力和形态确定其归属。新标准GB10561-89则不仅有硫化物（A类夹杂物）评级图片，而且明确制定了塑性硅酸盐，C类夹杂物（粗系和细系）的评级图片。硫化物和硅酸盐有其相似的地方，往往容易混淆。A类夹杂物（硫化物）具有良好塑性，在加工方向被拉长，在明场中反光能力较强，