钢中非金属夹杂物的金相鉴定

实验五 非金属夹杂物的分析与评定

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

ASTM E45 钢中非金属夹杂物的评定方法

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

炼钢、铸锭过程中产生非金属夹杂物的原因

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

钢中夹杂物控制原理修订稿

钢中夹杂物控制原理 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-

钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式 T[O]=[O]溶+[O]夹 （1）转炉吹炼终点： [O]夹=>0，T[O]→[O]溶＝200～1000ppm [O]溶决定于： l 钢中[C]，转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系如图 l 渣中(FeO)； l 钢水温度。 1 顶底复吹转炉炉龄 C–Fe的选择性氧化平衡点 根据式 [C] + [O] = {CO} (1) lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002 以及反应 [Fe] + [O] = （FeO） (2) lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739 得到反应（FeO）+ [C] = [Fe] + {CO} (3) lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736 结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]＝0.035％，也就是说终点[C] < 0.035％时，钢水的过氧化比较严重。图1-1的统计数据也说明了这点。同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。 理论分析

1）终点 时钢水的 当终点[C]在0.02～0.04Ⅰ）有些 2）温度对氧含量的影响 200400 600800100012001400 16001800160016201640166016801700172017401760 终点温度（℃）终点氧含量（p p m ）

在终点[C] = 0.025~0.04%时，终点氧含量虽然较分散，但总的趋势是随着终点温度的升高，终点氧基本呈上升趋势。 渣中（FeO+MnO ）增加，终点[O]有增加趋势；

DIN 50602 钢中非金属夹杂物评级方法(1)

n -D o w n l o a d -B e u t h -L G A T r a i n i n g & C o n s u l t i n g G m b H P a t e n t e u n d N o r m e n -K d N r .6937382-L f N r .3263428001-2006-07-07 11:40

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ASTM E45夹杂物分析标准(中文版)

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

钢中夹杂物浅析

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

钢中夹杂物的类型及控制技术发展

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

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）

《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》编制说明

《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和 分类的方法》编制说明 （送审稿） 一、任务来源 随着我国钢铁行业的发展，夹杂物的检测分析日益受到技术人员的重视，目前利用光学显微镜对夹杂物进行评定和分类已不能满足高性能钢铁产品质量控制的要求，对于尺寸较小（如2μm以下）的夹杂物，光学显微镜难以辨认，且光学显微镜不能给出夹杂物的化学组成信息，然而利用扫描电镜则可对钢中夹杂物进行形态、尺寸和成分的完整分析，为此有必要引进国外利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的先进标准，以满足国内钢铁产品夹杂物检测的发展要求。 目前国外标准有ASTM E45《钢中夹杂物含量的测定方法》和ASTM E1122《利用图像分析仪进行夹杂物评级的方法》，国内标准有GB/T 18876.2-2006《应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法—第2部分：钢中夹杂物级别的图像分析与体视学测定》，这些标准提供了夹杂物的金相评定方法，而ASTM E2142-2008《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》提供了夹杂物的扫描电镜评定方法，涵盖了夹杂物的化学组成信息，可得到更准确的夹杂物分类评级结果。 根据全国钢标准化技术委员会钢标委“2011年第二批国家标准制定计划项目”321号的要求，由首钢技术研究院、冶金工业信息标准研究院共同承担《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》国家标准制定工作，项目编号为：GB 20111039-T-605，并要求于2012年完成。

以首钢技术研究院、冶金工业信息标准研究院为主要起草单位的《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》项目组，根据近年来国内钢铁产品夹杂物检测分析的实际情况、用户反馈意见以及会议讨论意见，形成了标准的送审讨论稿。 二、标准主要制定内容 1、修改采用国际ASTM标准E2142–2008 ―Standard Test Methods for Rating and Classifying Inclusions in Steel Using the Scanning Electron Microscope‖。 主要技术内容：介绍了利用扫描电镜（SEM）对钢中夹杂物进行尺寸分布、化学分类及评级的程序。描述了2种方法，方法1主要依据化学组成、形态及宽度对夹杂物进行自动分类和评级。方法2对夹杂物进行个性化的自定义分析，如体积分数、数量分数等。 2、根据我国工业的特殊需要，本标准在采用E2142–2008时进行了如下修改： a）在第1章―范围‖内修改1.2条，为突出扫描电镜的化学分类优势，删掉原方法1，只采用原方法2和方法3，并在新标准中重命名为方法1和方法2； 并增加了适用范围，方法1是扫描电镜分类法，依据化学组成、形态和宽 度分类评级，适用于压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材中的2μm以 上非金属夹杂物的显微评定。方法2用来确定某类夹杂物的具体细节，如 体积分数、数量分数等体视学参数，适用于各种铸坯或钢材中所有尺寸 （包括2μm以下）夹杂物的统计分类。删除了文中的相关章节，如原文 第12章。 b）引用文件用相应的国家标准代替：E1122用GB/T 18876.2-2006代替，E1245用GB/T 18876.1-2002代替，E45用GB/T10561-2005代替，E768用

钢中非金属夹杂物的金相检验

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

非金属夹杂物

《钢材质量检验》单元教学设计一、教案头

二、教学过程设计

三、讲义 1.钢中非金属夹杂物的种类和特征 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度也有重要影响。分析夹杂物的类型、数量、大小、形状和分布是冶金质量检验及失效分析的重要方面。 钢中非金属夹杂物依其来源可分为两大类： （1）外来夹杂物：这类夹杂物是由耐火材料、炉渣等在冶炼、出钢、浇注过程中进入钢液中不及上浮而滞留在钢中造成的，外来夹杂物尺寸较大，故又称粗夹杂，外形不规则，分布也没有规律。 （2）内夹杂物：溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，由于溶解度降低，它们与其他元素化合并以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后包含在钢锭中，这类化合物称为内生夹杂物，内生夹杂物的颗粒一般比较细小，故又称为细夹杂。通常钢中非金属夹杂物主要是内生夹杂物。 内生夹杂物是不可避免的，正确的操作只能减少其数量或改变其成分、大小及分布情况；至于外来夹杂物，只要操作正确、仔细，则可避免。 钢中常见的非金属夹杂物，依其性质、形态和变形特征等又可分为以下几种。 （1）氧化物：常见的氧化物有FeO、MnO、SiO2、AL2O3、Cr2O3等。多数氧化物的塑性极低，脆性大、易断裂，属脆性夹杂物，经轧、锻后沿加工方向排列成串或点链状分布，在明场下呈灰色。抛光性差、易剥落，如图4-12所示。 （2）硫化物：如MnS、FeS等，塑性较好，属塑性夹杂物。经轧、锻加工后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段状。在明场下呈浅灰色。抛光性好，不易剥落，如图4-13所示。 （3）硅酸盐：硅酸盐夹杂有易变形的（如2MnO.SiO2），也有不易变形的。易变形的硅酸盐夹杂与硫化物相似，沿加工方向延伸变形呈线段状，明场下呈灰色或暗灰色；不易变形的硅酸盐与氧化物相似，沿加工方向呈颗粒状分布，明场下也呈暗灰色。在定量评级时，脆性硅酸盐按氧化物评级，而塑性硅酸盐按硫化物评级。 （4）点状不变形夹杂物：简称点状鸡杂，铬轴承钢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，以后球状形式存在，如图4-14所示。 （5）氮化物：通常遇到的氮化物夹杂有AlN、TiN、VN、ZrN等，它们的形状一般比较规则，多呈长方形、正方形、三角形。压力加工不变形。在明场下呈浅黄、金黄或玫瑰色。 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。 2. 非金属夹杂物的鉴定方法 3.夹杂物的评级 四、训练任务

GB10561-89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解

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，

钢中非金属夹杂物特征

钢中非金属夹杂物特征 钢中氧和硫分别以氧化物和硫化物夹杂形式存在，很早以前就发现，钢的洁净度取决于上述氧化物和硫化物夹杂，这些夹杂物的尺寸、形状、物理性质、出现频率对钢的质量有很大的影响。 钢中常见的内在夹杂物有脆性夹杂物（氧化物及脆性硅酸盐）塑性夹杂物（硫化物及塑性硅酸盐）、点状不变形夹杂物和氮化物等。 一、氧化物： １．氧化铝夹杂物：Al2O3（脆性） 这种夹杂物热加工后不变形、而是沿加工方向分布成短线状颗粒带，在明场下呈灰色。过多的Al2O3会使钢的疲劳强度和其他力学性能下降。 ２．SiO2夹杂物 除了氧化铝夹杂物外，在钢中还有硅脱氧产物SiO2，也称石英。 二、硫化物：FeS、MnS（塑性） 这类属于塑性夹杂物，具有很高的塑性，热加工后沿加工方向延伸成条状分布，在明场下呈灰色。 三、氮化物： 在含钛、锆、钒的合金中，钛、锆和钒容易和氮结合成稳定的氮化物夹杂，氮化物热加工中不变形，多呈方形、长方形，在明场下有淡黄和金黄色彩。四、点状不变形夹杂物： 铬轴承钢中的点状不变形夹杂物主要由镁尖晶石和含钙的铝酸盐所构成，此外还有含铝、钙、锰的硅酸盐，点状不变形夹杂物加工后仍不变形，仍保持较规则的图形。 五、硅酸盐： 硅酸盐是金属氧化和硅酸根的化合物，是钢中常见的夹杂物，在使用硅锰、硅铁合金脱氧时，形成可变形的硅酸盐，最常见的硅酸盐是硅酸亚铁和硅酸亚锰。 钢中常见的硅酸盐有硅酸亚铁（２FeO.SiO2）、硅酸亚锰（２MnO.SiO2），硅酸盐分脆性硅酸盐和塑性硅酸盐。脆性硅酸盐热加工后沿加工方向成为短线状颗粒带，类似氧化物，塑性硅酸盐热加工后沿加工方向延伸成条状。但硅酸盐一

金相夹杂物的判定

钢中非金属夹杂物的金相鉴定 杨桂荣王祖宽 (河北理工学院冶金系) 摘要论述了钢中非金属夹杂物的来源,分布及对钢的质量的影响,利用它们在金相显微镜下的不同特征进行定性定量的检测,判定钢材质量。 关键词钢夹杂物金相检验 0 引言 由于现代工程技术的发展对钢的强度、韧性、加工性能等要求日趋严格,所以对钢铁材质要求也越来越高。非金属夹杂物作为独立相存在于钢中,破坏了钢基本的连续性,使钢组织的不均匀性增大。因此钢中非金属夹杂物的存在,对钢的性能产生强烈影响。根据非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量等因素的不同,对钢性能的影响也不同。为了提高金属材料的质量,生产非金属夹杂物少的洁净钢,或控制非金属夹杂物性质和要求的形态,这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,是十分重要的。 鉴别非金属夹杂物的工作首先是在金相显微镜下进行,利用明视场观察夹杂物的颜色、形态、大小和分布;在暗视场下观察夹杂物的固有色彩和透明度;在偏振光正交下观察夹杂物的各种光学性质,从而判断夹杂物的类型,根据夹杂物的分布情况及数量评定相应的级别,评判其对钢材性能的影响。目前检验、研究钢中非金属夹杂物的方法很多。有化学法、岩相法、金相法、电子探针、电子扫描法等等。本文仅就用金相法检验钢中非金属夹杂物作一些介绍。 1 钢中非金属夹杂物的来源分类 1.1 内生夹杂物 它是金属在熔炼过程中,各种物理化学反应形成的夹杂物。内生夹杂物一般来说分布比较均匀,颗粒也比较小。 1.2 外来夹杂物 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。 2 钢中非金属夹杂物按化学成分分类 2.1 氧化物系夹杂 简单氧化物有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3、MgO、Cu2O等。在铸钢中,当用硅铁或铝进行脱氧时,SiO2和Al2O3夹杂比较党见。Al2O3在钢中常常以球形聚集呈葡萄状。在铝、镁合金中,夹杂主要是Al2O3和MgO。复杂氧化物,包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等,钙的铝酸盐如图1所示。硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂。这类夹杂物[2]有2FeO·SiO2(铁硅酸盐)、2MnO·SiO2(锰硅酸盐)、CaO·SiO2(钙硅酸盐)等。这类夹杂物在钢的凝固过程中,由于冷却速度较快,某些液态的硅酸盐来不及结晶,其全部或部分以玻璃态的形式保存于钢中,如图2所示。 2.2 硫化物系夹杂

钢中非金属夹杂物的分类

钢中非金属夹杂物的分类 (一) 夹杂物的来源 钢中非金属夹杂物按其形成原因可分为两类:即内生夹杂物和外来夹杂物。 内生夹杂物的来源主要有以下几个方面: (1) 脱氧剂及合金添加剂和钢中元素化学反应的产物，在钢液凝固前未浮出而残留在钢中。 (2) 出钢、浇注过程中钢水与大气接触，钢水中易氧化、氮化元素的二次氧化、氮化产物。 (3) 出钢至铸锭过程中，随钢水温度的下降，造成氧、硫、氮等元素及化合物溶解度的降低，因而产生或析出各种夹杂物。 一般的讲，内生夹杂物较为细小，合适的工艺措施可减少其含量，控制其大小和分布，但不可能完全消除。 外来夹杂物的主要来源有二个途径: (1) 冶炼、出钢及浇注过程中，钢水、炉渣及耐火材料相互作用而被卷入的耐火材料或炉渣等。 (2) 与原材料同时进入炉中的非金属夹杂物。 这类夹杂物一般较粗大，只要工艺、操作适当是可以减少和避免的。钢中常规检验遇到的夹杂物多数是内生夹杂物。 (二) 夹杂物的分类 1. 按夹杂物的化学组成分类 通常根据夹杂物的化学组成可分为简单氧化物(如AlO，SiO);复杂氧化物(如232

FeO?AlO，CaO?AlO);硅酸盐及硅酸盐玻璃(如2FeO?SiO);硫化物(如MnS，FeS);氮23232 化物(如TiN);复杂夹杂如硫氧化物(CeOS)，氟氧化物(LaOF)，氮碳化物(TiCN)，硫碳22 化物(TiCS)等。 422 钢中实际存在的夹杂物与钢的成分、冶炼过程、脱氧方法等因素有关。 2. 按夹杂物的塑性及分布分类 在生产检验中又根据夹杂物的塑性及分布特性分为脆性夹杂物、塑性夹杂物、点状不变形夹杂物。 (1) 塑性夹杂物热变形时具有良好的范性，沿变形方向延伸成条带状。属于 这类的夹杂物有硫化物及含SiO量较低的铁锰硅酸盐等。 2 (2) 脆性夹杂物热加工时形状和尺寸都不变化，但可沿加工方向成串或点链 状排列。属于这类的夹杂物有AlO，CrO等。 2323 (3) 点状(或球状)不变形夹杂物铸态呈球状，热加工后形状保持不变，如SiO 及2SiO含量较高的硅酸盐等。 2 (4)半塑性夹杂物指各种复相的铝硅酸盐夹杂。基底铝硅酸盐有范性，热加工时延伸变形，但其中包含着的析出相如AlO等是脆性的，加工时保持原状或只是拉开距离。 23 除此之外，夹杂物还可根据化学稳定性的不同，分为易溶于稀酸，甚至在水中就能分解的不稳定夹杂物和在热的浓酸中才能溶解的稳定夹杂物。或按照钢的类型和成分分类等。

钢中夹杂物含量评定的标准试验方法

ASTM E45-2013 钢中夹杂物含量评定的标准试验方法 Standard Test Methods for Determining the Inclusion Content of Steel ①本标准的固定编号为E45；其后面的数字表示最初釆用或最后修订的年份。括号里的数字表示此标准 的最后重新批准时间。上标希腊字母（ε）表示最后一次修订或复审后的编辑修改。 本标准已经美国国防部认可采用。 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。宏观试验法包括低倍腐蚀、断口、台阶和磁粉法。显微试验法通常包括5 种检测。依据夹杂物形状而不以化学特点，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的一种或多种。根据这些方法在钢中的应用情况，将分别给予介绍。 1.2 本标准介绍了依据显微试验方法A 和方法D，使用JK 评级图评定夹杂物的程序。 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，这些方法都应不能作为合格与否的判据。

1.5 该标准以国际单位制规定的单位为标准单位，圆括号里的内容为转化的近似值。 1.6 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. 引用文件 2.1 ASTM 标准： ② E3 制备金相试样指南 E7 金相显微检测相关术语 ①本试验方法由ASTM 的E04《金相》委员会管辖，并由E04.09《夹杂物》分委员会直接负责。 现版本于2013 年5 月1 日批准，2013 年5 月出版。原版本在1942 年批准。前一个最新版是2011 年批准 的E45-11a。DOI: 10.1520/E0045-13。 ②对于ASTM 的参考标准，可登陆ASTM 网站，https://www.wendangku.net/doc/b71694236.html, 或联系service@https://www.wendangku.net/doc/b71694236.html, 的ASTM 客户服务 部。ASTM 标准年报资料，参见ASTM 网站的本标准的文件概要页。 ASTM E45-2013 钢中夹杂物含量评定的标准试验方法 2 E381 钢棒，钢坯，钢锭和锻件的宏观试验法 E709 磁粉检测指南 E768 自动测定钢中夹杂物的试样的制备和评定操作规程 E1245 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 E1444 磁粉探伤法的操作规程 E1951 十字线和光学显微镜放大倍率的校准指南

ASTME45-2005钢中夹杂物含量的评定方法(精)

ASTM E45-2005 钢中夹杂物含量的评定方法 本标准按E45标准颁布发行。代号后所紧跟的数字表示最初的采用年份，如果是修订本，则表示过去最近一次修的年份。圆括号里的数字表示过去最近一次重新批准的年份。 本标准经国防部批准发布。 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。宏观试验法包括低倍腐蚀、断口、台阶和磁粉法。显微试验法通常包括5种检测。依据夹杂物形状而不以化学特点，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 本标准介绍了依据显微试验方法A和方法D，使用JK评级图评定夹杂物的程序。 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 该标准以国际单位制规定的单位为标准单位，圆括号里的内容为转化的近似值。 1.6 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： 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 金相显微检测术语 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 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 E1444 磁粉探伤法的操作规程 E 1951 光电子显微镜和扫描电镜操作指南 2.2 SAE标准： AMS 2300，高级飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序 AMS 2301，飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序 AMS 2303，飞行性能钢的清洁度：耐腐蚀马氏体钢磁粉检测程序 AMS 2304，特种飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2.3 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 。 3.1.2 ASTM E7 中定义了夹杂物数量；由于这些试验方法中有些涉及到长度的测量，或将长度或（和）数量数值化，因而用“夹杂物等级”一词更好。 3.2 本标准的专业术语定义：