钢中非金属夹杂物及其检测法

钢中非金属夹杂物及其检测法

夹杂物的评级问题：

不计较其组成成分和性能以及它们可能的来源等；只注意它们的数量、形状、大小和分布情况。一般在明视场下放大100倍时检验即可。

现在采用的方法有：瑞典Jernkontoret（简称JK）夹杂物评级图。美国试验及材料学会（ASTM）夹杂物评级标准亦采用JK评级图。此外还有SAE（美国汽车工程师学会）夹杂物评级图等等。

中国冶金部YB25-59规定，夹杂物的评级有甲乙两种方法。即：长度指数和与标准级别图对比评级法。

非金属夹杂的鉴定：

（一）金相法：借助金相显微镜的明场、暗场及偏振光来观察夹杂物的形状、分布、色彩及各种特征，从而对夹杂物作出定性或半定性的结论。

但金相法不能获得夹杂物的晶体结构及精确成分的数据。

1．夹杂物的形状：

鉴定夹杂物首先注意的是它们的形状，从它们的形状特点上，有时可以估计出它们属于那类夹杂物，这有利于考虑下一步应采取的鉴定方法。

如：玻璃质SiO2呈球形；TiN一般呈淡黄色的四方形。在铸态时呈球形的夹杂物很多，但这些夹杂物有的具有一定的塑性，当钢在锻轧后，它们被压延拉长，如FeO 和2FeOSiO2共晶夹杂物，铸态时为球状，锻轧后被拉成长条状。

2．夹杂物分布：

夹杂物的分布情况也有一定的特点，有的夹杂物成群，有的分散。成群的夹杂物经锻轧后，即沿锻轧方向连续成串，Al2O3夹杂就属此类。

有的夹杂物，如FeS 及FeS-FeO共晶夹杂物等。因其熔点低，所以钢凝固时，这类夹杂物多沿晶界分布。

3．夹杂物的色彩和透明度：

观察夹杂物的色彩及透明度一般应在暗场或偏振光下进行。可分为透明和不透明两大类。透明的还可分为透明和半透明两种。透明的夹杂物在暗场下显得十分明亮。如果夹杂物是透明的并有色彩，则在暗场下将呈现它们的固有色彩。

各种夹杂物都有其固有的色彩和透明度，再结合其它特征来进行判断。如某种夹杂物，它们的分布及外形呈有棱的细小颗粒并沿轧制方向连续成群，在明场下这些夹杂物多呈深灰略带紫色，而在暗场下则为透明发亮的黄色。那么这种夹杂物大致可以肯定是Al2O3。

4．夹杂物的各向同性及各向异性效应：

利用偏振光照相研究夹杂物，可以把它们分为各向同性和各向异性两大类。

5．夹杂物的黑十字现象：

凡呈球形而且透明的夹杂物，在正交尼科耳偏振光下都产生黑十字现象。玻璃质SiO2即属于这类夹杂物。这类球状而透明的夹杂物若稍被锻轧变形，黑十字现象就将消失。

6．夹杂物的硬度及塑性：

夹杂物具有不同硬度及塑性的特点，因此测定或观察它们的硬度及塑性有助于鉴定工作。夹杂物的硬度可用显微硬度计测定。如TiN 及Al2O3夹杂物，因为它们很硬，经锻轧后只能改变它们的情况，却不能改变它们的外形。MnS及硅酸盐夹杂有好的塑性，可以沿轧制方向变成长条形。若锻轧的变形量过大，也可能被拉断成不连续的条状。

7．夹杂物的反射本领：

不同类型的夹杂物在被化学试剂浸蚀后将发生不同的变化；（1）完全被浸蚀掉，在夹杂物原来所在处留下坑洞；（2）染上不同颜色或色彩发生变化；（3）不被浸蚀，不发生变化。因此，在金相显微镜下观察被浸蚀前后的变化，也有利于对夹杂物的鉴定工作。

（二）其它方法：

钢中夹杂物的鉴定，除上述金相法外，尚有：

1．X射线微区域分析法：

根据每种元素各具有一定的标识X射线的原理，把经过电子光学系统调节和聚焦很细的电子束在金相试样抛光面上扫描，则试样受照射的微小体积内将发射出该体积内所含元素特有的标识X射线。

测定此标识X射线谱中各线中的波长和强度，就可对该体积内所含元素进行定性和定量分析。

2．岩相分析法：

此法是把钢中夹杂物分离出来，在岩相显微镜下进行检验，测定其物理光学性能，如折射率、反射本领等，从而对夹杂物的组成作出定性的岩相鉴定，此法可以得到其它方法所得不到的数据。缺点是需要把夹杂物分离出来。对较大的夹杂物颗粒尚可用机械方法将其取下；对细小的颗粒，则只有用化学熔解或电解分离的方法。这对夹杂物的真正组成，难保不起变化，分离手续也较麻烦。

3．X射线晶体结构分析法：

把从钢中分离出来的夹杂物，用X射线粉末法晶体结构分析，可以对夹杂物的颗粒大小及晶体结构等作出准确的鉴定，但不能作定量分析。

4．化学分析法：

把钢中分离出来的夹杂物，用微量或半微量化学分析方法进行分析。此法可较准确地测定夹杂物的含量及组成成分，但不能鉴定其形状及分布情况。分离方法也存在不少问题。

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