鋼中非金屬夾雜物的成因及影響

非金屬夾雜物是鋼中的一類組成物，它們在鋼的凝固和冷卻過程中形成，并在隨后的冷熱加工過程中經(jīng)歷一系列的變化。根據(jù)夾雜物的來源，通常把夾雜物分為外來的和內(nèi)生的兩大類。今天江蘇容大的小編就給大家簡單介紹下鋼中非金屬夾雜物的成因及影響。

在鋼的冶煉﹑出鋼和澆注過程中，鋼液同耐火材料和爐渣相接觸，爐渣被卷入鋼液中(特別是出鋼時)，它的顆?；烊脘撘褐校@些情況都是難于避免的。混入鋼液中的耐火材料和爐渣顆粒通過與鋼液起化學反應(yīng)不斷在成分和結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化。這些顆粒，不論是剛剛被機械的帶入鋼液中的，還是經(jīng)歷了相應(yīng)變化的，一旦被滯留到鋼錠或鑄件中，就變成了鋼中的夾雜物，這樣的夾雜物叫外來夾雜物。

當某種元素在固相中的溶解度非常小，同時該元素又能同鋼中的其他元素形成化合物時，則這個元素即使在鋼液中的含量不大，在鋼液凝固過程中也會從鋼液中脫溶出來變成化合物并保留在固態(tài)鋼中。

氧和硫?qū)儆谶@種元素，它們幾乎全部成為氧化物﹑硫化物﹑硅酸鹽等。這些化合物稱為內(nèi)生夾雜物。內(nèi)生夾雜物主要來自脫氧后在澆注和凝固過程中所形成的夾雜物顆粒，這些顆粒沒有來得及上浮到鋼液的自由表面而被滯留在鋼錠中。

（1）氧化物：常見的有氧化鋁，是用鋁脫氧時產(chǎn)生的細小難溶、高硬度的脆性夾雜物。它在熱加工過程中被碎化，然后沿加工方向?qū)⑿☆w粒呈帶狀分布，有時幾條帶并列。這些條帶狀氧化物使鋼的疲勞強度顯著降低。

（2）硫化物：在高溫下具有較高的塑性，熱加工時可以隨著變形而延伸。常見的有硫化亞鐵、硫化錳等，硫化物使鋼材的橫向性能顯著降低。

（3）硅酸鹽：在高溫下具有較高的塑性，熱加工時可以沿著加工方向延伸，外形粗糙，呈現(xiàn)紡錘形狀。多為復(fù)合性夾雜物。

（4）氮化物：它具有較高的熔點和硬度，在熱加工過程中不變形，在顯微鏡下多呈現(xiàn)方形或者規(guī)則的幾何形狀。

（5）點狀不變形夾雜物：它經(jīng)過熱加工后仍然保持較規(guī)則的圓形或者橢圓形。

在軋制，鍛造或熱處理時，每次加熱都為夾雜物和鋼基體之間以及夾雜物內(nèi)部各相之間趨近平衡提供了機會。所以室溫下所觀察到的夾雜物，實際上是經(jīng)過了一系列復(fù)雜變化以后的結(jié)果。無論哪種冶煉方法煉出的鋼種，總含有或多或少的夾雜物，一般非金屬夾雜物對鋼產(chǎn)生的有害影響主要有以下幾方面：

1)冷加工和熱處理時，由于夾雜物破壞了鋼組織的連續(xù)性，一旦鋼材受拉應(yīng)力或切應(yīng)力作用，沿夾雜物分布方向就易破裂。通常，硫化物造成熱脆，而磷化物則造成冷脆。

2)夾雜物降低鋼的力學性能，尤其是降低其橫向力學性能，使Re.Z，A，AKU值和疲勞強度下降。

3)夾雜物降低鋼的耐磨性和耐蝕性能，并導(dǎo)致形成帶狀組織。此外，對一些物理性能，如電阻、磁性、膨脹系數(shù)等，也產(chǎn)生很大影響。

4)在熱處理中，由于夾雜物的膨脹系數(shù)與基體有著差異，所以易造成應(yīng)力集中而在淬火時產(chǎn)生裂紋。

正是因鋼中的夾雜物是有害的，所以需要通過各種措施，使其含量盡可能的降低。雖然可以采用盡量降低氧硫等形成非金屬夾雜物的含量的方法來提高鋼材的質(zhì)量，但是，一方面由于工藝上的困難，經(jīng)濟上不允許，另一方面并不能無限制的降低非金屬雜質(zhì)的含量，所以，首先應(yīng)該了解夾雜物的變化及其與鋼性能的關(guān)系，從而科學的安排鋼中夾雜物的類型，含量，分布，形態(tài)等等，最終達到提高鋼材質(zhì)量的目的。總括而言，提高鋼的質(zhì)量和性能，不僅在于降低非金屬夾雜物的含量，更重要的是采取下列措施：

—使殘留鋼中夾雜物具有適宜的分布，尺寸，形態(tài)或組成等，降低或消除它對性能或質(zhì)量的不利影響。

—根據(jù)不同的使用性能或受力狀態(tài)來要求夾雜物的有關(guān)參量。

—根據(jù)不同鋼種和不同受力狀態(tài)時夾雜物對性能無害的臨界尺寸或部位來控制夾雜物的形成。

—充分利用夾雜物對鋼的性能的有利方面。