干貨分享：鋼中非金屬夾雜物的危害及定量評(píng)級(jí)

隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鋼的綜合性能要求也日趨嚴(yán)格，相應(yīng)地對(duì)鋼的材質(zhì)要求越來越高。非金屬夾雜物作為獨(dú)立相存在于鋼中，破壞了鋼基體的連續(xù)性，加大了鋼中組織的不均勻性，嚴(yán)重影響了鋼的各種性能。

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例如，非金屬夾雜物導(dǎo)致應(yīng)力集中，引起斷裂；夾雜物的數(shù)量過多且分布不均勻會(huì)明顯降低鋼的塑性、韌性、焊接性以及耐腐蝕性；鋼中呈網(wǎng)狀存在的硫化物會(huì)造成熱脆性。因此，夾雜物的數(shù)量和分布被認(rèn)定是評(píng)定鋼材質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，并且被列為優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼出廠的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目之一。

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01鋼中非金屬夾雜物來源分類

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夾雜物的來源：

鋼中非金屬夾雜物按其形成原因可分為兩類：即內(nèi)生夾雜物和外來夾雜物。

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鋼中非金屬夾雜物的分類：

按夾雜物的化學(xué)組成可分為：氧化物系夾雜物、硫化物系夾雜物、氮化物系夾雜物、硅酸鹽系夾雜物。

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在生產(chǎn)檢驗(yàn)中又根據(jù)夾雜物的塑性及分布特性分為：脆性?shī)A雜物、塑性?shī)A雜物、球狀不變形夾雜物、半塑性?shī)A雜物等。

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除此之外，夾雜物還可根據(jù)化學(xué)穩(wěn)定性的不同，分為易溶于稀酸，甚至在水中就能分解的不穩(wěn)定夾雜物和在熱的濃酸中才能溶解的穩(wěn)定夾雜物?；虬凑珍摰念愋秃统煞址诸惖取?/p>

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02非金屬夾雜物對(duì)鋼產(chǎn)品造成的影響

非金屬夾雜物是金屬的內(nèi)部組織產(chǎn)生應(yīng)力集中及裂紋的根源之一，它們分布在金屬的基體組織中，猶如金屬中分布了許多強(qiáng)度極低的空隙。當(dāng)受到外力作用時(shí)，隨金屬的變形流動(dòng)，這些非金屬夾雜所形成的空隙就會(huì)被拉長(zhǎng)、延伸而形成顯微裂紋或裂紋。因此，非金屬夾雜物對(duì)與斷裂過程有關(guān)的一系列指標(biāo)（如塑性、韌性、疲勞性能）帶來很大影響。

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非金屬夾雜物的存在對(duì)鋼及其產(chǎn)品的質(zhì)量則起著極大的作用。硫化物夾雜造成鋼的熱脆性。在鋼的冷態(tài)下，這些夾雜物影響其強(qiáng)度和延展性。某些硬的角狀?yuàn)A雜物明顯降低鋼材的斷面收縮率。

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非金屬夾雜物對(duì)鋼的抗拉強(qiáng)度影響更大，優(yōu)良的鋼材破斷時(shí)屬塑性斷裂，當(dāng)鋼中存在夾雜物聚集或夾雜物沿晶界分布時(shí)，其斷裂往往起始于這些地方，從而使強(qiáng)度急劇降低。

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對(duì)于外來的粗大夾雜物，其影響也很大，在冷彎或抗拉試驗(yàn)時(shí)，試樣通常出現(xiàn)折疊、翻皮、斷口中出現(xiàn)大量球狀顆粒白色夾雜物等缺陷，都是因操作不當(dāng)導(dǎo)致大量夾雜物殘留鋼中所致。

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03非金屬夾雜物定量評(píng)級(jí)

鋼中非金屬夾雜物的金相檢驗(yàn)包括夾雜物類型的定性和定量評(píng)級(jí)。夾雜物的檢驗(yàn)評(píng)定可按照GB/T 10561-2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定》來進(jìn)行。

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夾雜物評(píng)級(jí)方法

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了A法（最惡劣視場(chǎng)評(píng)定）和B法（逐個(gè)視場(chǎng)評(píng)定）兩種檢驗(yàn)評(píng)定方法，規(guī)定在100倍放大率下進(jìn)行觀察，評(píng)定采用實(shí)際面積為0.5mm2、實(shí)際視場(chǎng)邊長(zhǎng)為0.71mm的正方形視場(chǎng)。

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夾雜物的級(jí)別

每個(gè)類型夾雜物分為0.5、1、1.5、2、2.5、3共六個(gè)等級(jí)，級(jí)別數(shù)字越大，表示夾雜物的數(shù)量越多或尺寸越大，即硫化物類、氧化鋁類，硅酸鹽類夾雜物的長(zhǎng)度或串（鏈）狀?yuàn)A雜物長(zhǎng)度是遞增的、球狀氧化物類夾雜物的數(shù)量是遞增的、單顆粒球狀?yuàn)A雜物的直徑是遞增的。在GB/T 10561《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)兩夾雜物之間的間距也有相關(guān)規(guī)定，避免對(duì)同一視場(chǎng)出現(xiàn)的同類多條夾雜物產(chǎn)生錯(cuò)誤評(píng)定。

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碳素鋼和合金鋼中非金屬夾雜物主要有硫化物、氧化物、硅酸鹽、氮化物等。這些非金屬夾雜物往往是工件失效的主要原因之一。

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鋼中非金屬夾雜物含量雖然少，但對(duì)鋼的性能影響較大，所以必須對(duì)它進(jìn)行定性和定量的檢測(cè)。根據(jù)夾雜物在顯微鏡下不同的光學(xué)特征，可以定性鑒定鋼中非金屬夾雜物類別，再結(jié)合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)微區(qū)成分分析可以定量評(píng)定夾雜物的級(jí)別，綜合來判定鋼的質(zhì)量，進(jìn)而找出規(guī)律，改進(jìn)工藝，盡可能減少有害夾雜物的含量，提高產(chǎn)品質(zhì)量。