段麗飛，周 海

（江蘇長(zhǎng)強(qiáng)鋼鐵有限公司，江蘇 靖江 214500）

鋼中非金屬夾雜物的金相鑒定工作是一項(xiàng)十分復(fù)雜與專(zhuān)業(yè)的工作，對(duì)鋼中非金屬夾雜物的判定十分重要，也能夠?qū)︿摰馁|(zhì)量進(jìn)行反映。在金相顯微鏡下，對(duì)非金屬夾雜物的形態(tài)與顏色等進(jìn)行判斷，并對(duì)透明度等各種性質(zhì)進(jìn)行分析。目前對(duì)鋼中非金屬夾雜物的判定有很多種方法，而本文在分析中以金相鑒定進(jìn)行闡述。

1 鋼中非金屬夾雜物的來(lái)源

鋼中非金屬夾雜物一般情況下可來(lái)源于內(nèi)生夾雜物與外來(lái)夾雜物。第一，內(nèi)生夾雜物。在金屬進(jìn)行熔煉過(guò)程中，夾雜物是在物理與化學(xué)反應(yīng)下生成的[1]。就內(nèi)生夾雜物來(lái)說(shuō)，分布都比較均勻，且具有細(xì)小的顆粒。第二，外來(lái)夾雜物。在金屬進(jìn)行冶煉過(guò)程中，當(dāng)與外界產(chǎn)生作用后就會(huì)產(chǎn)生夾雜物。當(dāng)金屬冶煉過(guò)程中與爐料表面的沙土等進(jìn)行作用后，就會(huì)產(chǎn)生一些熔渣留在金屬中。外來(lái)夾雜物一般表現(xiàn)為大尺寸與不規(guī)則的外形等。因此只有對(duì)鋼中非金屬夾雜物的來(lái)源進(jìn)行分析判定，才能做好下一階段的工作，并更好的開(kāi)展對(duì)鋼中夾雜物的分析。

2 鋼中非金屬夾雜物按化學(xué)成分分類(lèi)

在鋼中非金屬夾雜物按化學(xué)成分分類(lèi)可分為三種，分別為氧化物系夾雜、硫化物系夾雜、氧化物夾雜，下面就對(duì)這三種夾雜物進(jìn)行分析。

2.1 氮化物系夾雜

在煉鋼過(guò)程中利用硅等進(jìn)行脫氧處理時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些常見(jiàn)的Al2O3等夾雜物。Al2O3在鋼中的形態(tài)一般以球形聚集呈顆粒狀成串分布[2]。在一些復(fù)雜氧化物中，這些物質(zhì)包括晶石類(lèi)夾雜物等，復(fù)雜氮化物一般包括硅酸鹽夾雜。出現(xiàn)這些夾雜的原因是由于鋼在凝固過(guò)程中，冷卻速度控制不合理，速度過(guò)快就會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，當(dāng)液體硅鹽酸還尚未凝結(jié)，它的形態(tài)就會(huì)保存在鋼中，呈現(xiàn)的形態(tài)為玻璃。

2.2 硫化物系夾雜

在鋼中產(chǎn)生的FeS等。在熔點(diǎn)較低的情況下，F(xiàn)eS很容易出現(xiàn)“熱脆”的情況，因此對(duì)鋼的要求是一般要有足夠量的Mn，這樣才能在熔點(diǎn)較高的情況下，產(chǎn)生MnS，對(duì)FeS產(chǎn)生的危害進(jìn)行消除或者降低，所以一般情況下硫化物夾雜物為MnS。在鑄態(tài)鋼中，硫化物夾雜一般為，第一，球形形態(tài),該夾雜物一般產(chǎn)生于硅鐵脫氧不完全的鋼中；第二，金相下的形態(tài)，一般與針狀?yuàn)A雜為主；第三，塊狀形態(tài),一般情況下分布別較為隨意，且具有不規(guī)則的外形，出現(xiàn)的情況為過(guò)量的Al。

2.3 氮化物夾雜

將氮親和力較大的元素加入鋼中，就會(huì)形成AlN、TiN等C化物。當(dāng)在對(duì)鋼進(jìn)行澆注過(guò)程中，會(huì)與空氣進(jìn)行接觸，這時(shí)在鋼中，氮?dú)獾娜芙饩蜁?huì)增加，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生氮化物。

3 非金屬夾雜物對(duì)鋼質(zhì)量的影響

在鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量并不多，但對(duì)鋼質(zhì)量卻有十分重要的影響，因此對(duì)非金屬夾雜物對(duì)鋼質(zhì)量的影響研究十分重要[3]。鋼的熱脆性是由硫化物決定的。在鋼的冷態(tài)下，鋼的強(qiáng)度與延展性會(huì)受到夾雜物的影響。當(dāng)鋼中存在一些較為堅(jiān)硬的角狀?yuàn)A雜物時(shí)，鋼的斷面收縮率會(huì)明顯降低。對(duì)非金屬夾雜物對(duì)鋼質(zhì)量的影響分析，能夠讓人們更加直觀的看到這些夾雜對(duì)鋼產(chǎn)生的影響，進(jìn)而對(duì)鋼中金屬夾雜有一個(gè)良好的認(rèn)識(shí)，并為提高鋼的生產(chǎn)工藝具有重要作用。

鋼的抗拉強(qiáng)度也會(huì)受到非金屬夾雜的影響。當(dāng)一些優(yōu)良鋼材出現(xiàn)破斷后，一般屬于塑性斷裂，夾雜物偏折存在于鋼中，這就會(huì)產(chǎn)生斷裂，一般情況下存在這種情況下往往都會(huì)使鋼的強(qiáng)度快速降低。

當(dāng)鋼中存在的夾雜物較為粗大時(shí)，對(duì)鋼質(zhì)量的影響也較大。同冷彎實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼出現(xiàn)折疊等情況時(shí)，斷口處會(huì)出現(xiàn)大量的夾雜物，這些夾雜一般呈顆粒狀，嚴(yán)重為白色。造成鋼中出現(xiàn)這種夾雜的原因基本都是有操作不當(dāng)引起的。

4 試樣制備對(duì)鑒定夾雜物的影響

對(duì)鋼中夾雜物的鑒定工作會(huì)受到試樣制備的影響。當(dāng)在夾雜物鑒定過(guò)程中，選擇普通金相試樣的制備方法，一般情況下就會(huì)造成大量夾雜物的脫落，出現(xiàn)這種情況就會(huì)無(wú)法有效鑒定“拖尾”現(xiàn)象，也無(wú)法對(duì)夾雜物的形狀、顏色、大小等進(jìn)行準(zhǔn)確的觀察，對(duì)夾雜物的觀察造成極大干擾。當(dāng)試樣表面過(guò)于粗糙時(shí)，異性?shī)A雜物就會(huì)出現(xiàn)異性效應(yīng)減弱的現(xiàn)象。嚴(yán)重的情況下會(huì)出現(xiàn)判斷失誤。所以在對(duì)試樣進(jìn)行選擇過(guò)程中，為提高對(duì)夾雜物的鑒別工作，就要對(duì)試樣進(jìn)行精心準(zhǔn)備，并保證表面的光滑細(xì)膩，且保證夾雜物的輪廓清晰。對(duì)試樣的精心選擇，就會(huì)降低出現(xiàn)剝落的情況，也會(huì)降低出現(xiàn)“拖尾”的情況，這樣就能良好的保證夾雜物的光學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而提高鋼中夾雜物鑒定質(zhì)量。因此試樣制備的典型性選擇，是對(duì)夾雜分析效果的重要內(nèi)容，因此在實(shí)驗(yàn)前要合理選擇夾雜試樣。

5 鋼中非金屬夾雜物在顯微鏡下的特征及鑒定

（1）明視場(chǎng)下觀察。對(duì)夾雜物的形狀、大小與組織等在明視場(chǎng)下進(jìn)行觀察，并對(duì)夾雜物的屬性等進(jìn)行識(shí)別。

（2）夾雜物的外形。在顯微鏡下，鋼中夾雜物外形有不同的形狀，且不具有統(tǒng)一的規(guī)則。一般情況下球狀的以玻璃質(zhì)的SiO2為主，方形的則為T(mén)iN。當(dāng)出現(xiàn)不規(guī)則形狀時(shí)，一般以FeO的鵝卵形為主，碎粒狀則一般以多角鋁硅酸鹽居多。

（3）夾雜物的分布。在鋼中夾雜物的分布分為以下幾種：第一，孤粒狀，一般是硅鹽酸出現(xiàn)這種狀態(tài)分布；第二，串狀分布，一般是MnO等氧化物聚集在一起時(shí)出現(xiàn)這種情況；第三，沿晶界分布，一般情況是FeS等。

（4）夾雜物的透明度與色彩。一般情況下在鋼中夾雜物可以分為兩種類(lèi)別，分布為透明與不透明。夾雜物為透明的狀態(tài)，在暗場(chǎng)下就會(huì)顯得十分明亮，比如在鋼中的硅鹽酸就在暗場(chǎng)情況下具有較強(qiáng)的反光能力。在暗場(chǎng)情況下為透明狀，且周?chē)蟹垂獾墓猸h(huán)，在偏光情況下則出現(xiàn)黑暗的十字情況。在明場(chǎng)情況下硫化物等沒(méi)有反光能力。在明場(chǎng)下，TiN具有較強(qiáng)的反光能力，顏色一般為金黃色。而灰藍(lán)色為MnS。

（5）夾雜物的定量分析方法。在對(duì)夾雜物進(jìn)行定量分析時(shí)，金相法是應(yīng)用十分普遍的一種方法，在應(yīng)用中較為簡(jiǎn)單與方便[6]。該方法其實(shí)就是通過(guò)顯微鏡，對(duì)鋼中夾雜物含量通過(guò)對(duì)比、長(zhǎng)度指數(shù)等方法進(jìn)行測(cè)定。

（6）對(duì)比法。對(duì)被測(cè)試樣品中的夾雜物大小、分布等進(jìn)行測(cè)定，并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，從而得出夾雜物含量。我國(guó)對(duì)夾雜物的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在不斷完善中，日后該方法的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越普遍。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為YB25-77，在其中將夾雜物的可塑性進(jìn)行分類(lèi)，一般分為脆性與塑性?shī)A雜；對(duì)分布進(jìn)行分類(lèi)，一般分為集中與分散分布，在標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)定量的結(jié)果進(jìn)行表示時(shí)，具有下面幾個(gè)方法：第一，對(duì)鋼的試樣中，不同的夾雜物的最高級(jí)別進(jìn)行表示；第二，對(duì)不同試樣的不同夾雜物的最高級(jí)別的算術(shù)平均值進(jìn)行計(jì)算與表示；第三，對(duì)不同試樣中不同夾雜物最高級(jí)別的總和進(jìn)行計(jì)算。值得注意的是，在評(píng)定過(guò)程中要對(duì)視場(chǎng)的直徑大小進(jìn)行保證，在YB25-77中，直徑為0.8mm，當(dāng)夾雜物的合格存在一定爭(zhēng)議時(shí)，這時(shí)就要嚴(yán)格要求視場(chǎng)的大小。第四，夾雜物在鋼中的含量是通過(guò)長(zhǎng)度指數(shù)來(lái)表示時(shí)，要在測(cè)量過(guò)程中，要選在15個(gè)視場(chǎng)在檢驗(yàn)面上，且要保證視場(chǎng)的均勻，對(duì)15個(gè)視場(chǎng)利用測(cè)微目鏡進(jìn)行測(cè)量過(guò)程中，要在每一個(gè)視場(chǎng)中夾雜的長(zhǎng)度與數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，并將計(jì)算結(jié)果與相應(yīng)的指數(shù)相乘，然后再將相乘算得的結(jié)果相加，最后就能算出每類(lèi)夾雜物的總含量。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述：在鋼中雖然夾雜物的含量十分少，但對(duì)鋼的質(zhì)量具有重要影響，因此就要對(duì)鋼中的夾雜物進(jìn)行研究。通過(guò)顯微鏡對(duì)夾雜物的特征進(jìn)行分析，并在金相顯微的方法下進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣就能對(duì)鋼中夾雜物的含量以及性能進(jìn)行鑒定，以及對(duì)其級(jí)別進(jìn)行分析，并按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼的質(zhì)量進(jìn)行判斷。這樣才能在分析中對(duì)煉鋼過(guò)程中的工藝進(jìn)行優(yōu)化，降低在鋼中夾雜物的含量，這樣才能提高鋼的整體性能與質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。