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钢中非金属夹杂物有几类:钢中非金属夹杂物及其危害

钢中非金属夹杂物有几类:钢中非金属夹杂物及其危害非金属夹杂物的来源主要为内生来源及外来来源。2.非金属夹杂物的来源—C类(硅酸盐类):具有高的延展性,有较宽范围形态比(一般>3μm)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):不变形,带角或圆形的,形态比小(一般<3μm),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。

钢中非金属夹杂物是钢中夹带的各种非金属物质颗粒的统称。钢中含有氧、氮、硫等元素,它们在钢中的溶解度在高温下高,而在室温下溶解度很低,在钢冷却和凝固时析出并同铁和其它金属等结合成为各种化合物。

1.钢中非金属夹杂物的分类

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。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。根据GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂含量测定标准评级图显微法》的表述,以夹杂物的形态和分布可将夹杂物分为A、B、C、D和DS五大类:
—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<3μm),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>3μm)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):不变形,带角或圆形的,形态比小(一般<3μm),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。

钢中非金属夹杂物有几类:钢中非金属夹杂物及其危害(1)

钢中非金属夹杂物有几类:钢中非金属夹杂物及其危害(2)

2.非金属夹杂物的来源

非金属夹杂物的来源主要为内生来源及外来来源。

内生来源主要是Al、Si、Mn脱氧产物或者是钢水冷却凝固过程中的析出物,氧、氢、硫在冷却中溶解度减少,造成氧化铝、氧化硅、氢化铝和硫化物的沉淀析出,通常较小(小于10 μm)。

外来有多种情况:

(1) 二次氧化产物是产生大型夹杂物最常见的形式,空气是二次氧化的源泉。其特征为尺寸大,属于复合成分及多相结构,形状不规则,在钢中零星分布,数量较少。

(2) 卷渣造成的外来夹杂物其形成的夹杂物尺寸在10~300μm之间 含大量的CaO和MgO成分。有炼钢炉渣、中间包覆盖剂、结晶器保护渣。

(3) 包衬耐火材料侵蚀或腐蚀造成是一类极为常见的典型固态大型夹杂物的来源。有钢包的耐火材料、中间包耐火材料(内衬、塞头、滑板、水口等)。

(4) 化学反应产生的外来夹杂物如化学反应产生变性的氧化物等

3.非金属夹杂的危害

夹杂物中元素的不均匀性与化合物的组成问题,是钢中存在夹杂物的主要形式,对钢结构有着严重的危害。钢中存在的两种夹杂物的元素及其反应生成的化合物体系中,不会产生有严格比例组成的化合物 而产生各种不同比例的化合物,或许形成的化合物分子有缺陷而不完整。两个元素的体系如此,更多组元素的体系也是如此。不同元素的夹杂物及其化合物危害简单分类如下:

(1)硫化物的危害

其主要危害是降低钢的耐蚀性特别是降低耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能。钢中硫化物的另一危害是降低了钢的塑性、韧性和抗疲劳性能) 。由于硫化物在高温下塑性不足或熔化,常引起钢发生“热脆”,在冶炼生产和轧制过程中将会造成铸坏裂纹。

钢中非金属夹杂物有几类:钢中非金属夹杂物及其危害(3)

断口上的液滴状硫化物 2000×

(2)氧化物与硅酸盐的危害

钢中氧化物和硅酸盐的存在,破坏了钢基体的连续性并导致了应力集中,从而降低了钢的塑性、韧性和抗疲劳性能。一方面增强钢的力学性能的方向性使横向性能恶化;另一方面使钢的切削加工性能下降,而且很难抛光。一些钢材的表面的翻皮、结疤、凹凸不平以及裂纹等缺陷均与钢中的非金属夹杂物有关。

钢中非金属夹杂物有几类:钢中非金属夹杂物及其危害(4)

韧窝底部的氧化物颗粒 3000×

(3)氮化物的危害

氮化物对钢的力学性能的危害,随着钢中氢化物的增加 钢的脆性明显上升。呈几何状存在的氮化物是导致一些钢脆性穿晶断裂的裂纹源。

钢中非金属夹杂物有几类:钢中非金属夹杂物及其危害(5)

不锈钢中的氮化钛夹杂 100×

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