非金属夹杂物

概述

危害

概述

在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。它们都会降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时，还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性。严重时，横向塑性仅为纵向的一半，并使冲击韧性大为降低。因此，对重要用途的钢（如滚动轴承钢、弹簧钢等）要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。此外，钢在整个冶炼过程中，都与空气接触，因而钢液中总会吸收一些气体，如氮、氧、氢等。它们对钢的质量也会产生不良影响。钢中非金属夹杂物根据不源可分两大类，即外来非金属夹杂物和内在非金属夹杂物。外来非金属夹杂物是钢冶炼、浇注过程中炉渣及耐火材料浸蚀剥落后进入钢液而形成的，内在非金属夹杂物主要是冶炼、浇注过程中物理化学反应的生成物，如脱氧产物等等。常见的内在非金属夹杂物有以下几种；（a）氧化物，常见的为Al2O3；（b）硫化物，如FeS、MnS、（MnSFeS）等；（c）硅酸盐，如硅酸亚铁（2FeOSiO2）、硅酸亚锰（2MnOSiO2）、铁锰硅酸盐（mFeOMnOSiO2）等；（d）氮化物，如TiN、ZrN等；点状不变形夹杂物等。

危害

不同形态的夹杂物混杂在金属内部，破坏了金属 的连续性和完整性。夹杂物同金属之间的结合情况不 同、弹性和塑性的不同以及热膨胀系数的差异，常使金 属材料的塑性、韧性、强度、疲劳极限和耐蚀性等受到 显著影响，同时也常常影响加工零件的表面质量和加 工工具的寿命。非金属夹杂分塑性夹杂和脆性夹杂。塑 性夹杂如MnS等随金属变形而延伸轧薄。脆性夹杂如 Al:0。等随金属变形而破碎。另一些夹杂物软化点及 硬度很高，热加工中不变形，不破碎，保持原来形状， 如TIN、稀土硫氧化物等。铜中氧化夹杂CuZO常分布 在晶界上，Cu20是一种硬脆相，会降低金属的热塑性， 还影响铜的导电能力。

因此，导体铜最好是无氧铜(含 氧量在。:003%以下)。铝合金在熔炼过程中，熔体表 面的氧化皮膜很容易混进熔体进入铸锭形成夹杂物。 这些氧化膜在金属的塑性变形过程中会使金属产生分 层。特别是在棋锻件中，氧化膜沿金属流线分布会严重 影响锻件的疲劳性能。因此，飞行器锻件对氧化膜有非 常严格的要求。 非金属夹杂的形态、大小和在金属中分布的情况 不同，对金属性能有不同的影响。通常集中分布、尺寸 较大的颗粒和团块对金属材料性能的影响最大;分散、 细小颗粒的影响相对要小一些。高度弥散分布的杂质 可作为异质晶核使铸锭晶粒细化，在变形和热处理过 程中影响晶界迁移，可改善再结晶组织。非金属夹杂物 按占母体金属的质量百分数评定，或根据产品标准中 的图片评级，并按产品的使用要求确定允许存在的百 分比或级别。钢轨中的非金属夹杂如图所示。 髓 钢轨中的非金属夹杂 防止非金属夹杂的措施有:熔体炉内净化、悠体炉 外净化、吹氢搅拌、保护浇注、控温浇注等。