由于現代工程技術的發展對鋼的強度、韌性、加工性能等要求日趨嚴格,所以對鋼鐵材質要求也越來越高。非金屬夾雜物作為獨立相存在于鋼中,破壞了鋼基本的連續性,使鋼組織的不均勻性增大。因此鋼中非金屬夾雜物的存在,對鋼的性能產生強烈影響。根據非金屬夾雜物的性質、形態、分布、尺寸及含量等因素的不同,對鋼性能的影響也不同。為了提高金屬材料的質量,生產非金屬夾雜物少的潔凈鋼,或控制非金屬夾雜物性質和要求的形態,這是冶煉和鑄錠過程中的一個艱巨任務。而對于金相分析工作者來說,如何正確判斷和鑒定非金屬夾雜物,是十分重要的。
    鑒別非金屬夾雜物的工作首先是在金相顯微鏡下進行,利用明視場觀察夾雜物的顏色、形態、大小和分布;在暗視場下觀察夾雜物的固有色彩和透明度;在偏振光正交下觀察夾雜物的各種光學性質,從而判斷夾雜物的類型,根據夾雜物的分布情況及數量評定相應的級別,評判其對鋼材性能的影響。目前檢驗、研究鋼中非金屬夾雜物的方法很多。有化學法、巖相法、金相法、電子探針、電子掃描法等等。本文僅就用金相法檢驗鋼中非金屬夾雜物作一些介紹。

 1　鋼中(zhong)非(fei)金屬夾雜物的(de)來源分類

  1.1　內生夾(jia)雜物

  它是金屬在(zai)熔煉過程中(zhong),各(ge)種物理(li)化學反應形(xing)成(cheng)的夾雜物。內生夾雜物一般來說分布(bu)比較均勻(yun),顆粒(li)也比較小。

  1.2　外(wai)來夾雜(za)物

    它是金(jin)(jin)屬(shu)在熔煉過(guo)程中(zhong)與外界物質接觸(chu)發生(sheng)作(zuo)用(yong)(yong)產生(sheng)的(de)夾雜物。如爐料表面(mian)的(de)砂土(tu)和爐襯等與金(jin)(jin)屬(shu)液(ye)作(zuo)用(yong)(yong),形成熔渣(zha)而滯留在金(jin)(jin)屬(shu)中(zhong),其(qi)中(zhong)也包括(kuo)加入的(de)熔劑。這(zhe)類夾雜物一般的(de)特征是外形不規則(ze),尺寸比較大。

 2　鋼中(zhong)非金屬夾雜(za)物按化學(xue)成分分類

  2.1　氧(yang)化物系夾雜

   簡單氧(yang)化物有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3、MgO、Cu2O等。在鑄鋼中(zhong),當用硅(gui)鐵或鋁(lv)(lv)進行脫氧(yang)時,SiO2和Al2O3夾(jia)雜(za)(za)比(bi)較黨見。Al2O3在鋼中(zhong)常常以球(qiu)形(xing)聚集呈(cheng)葡萄狀(zhuang)。在鋁(lv)(lv)、鎂合金中(zhong),夾(jia)雜(za)(za)主要是Al2O3和MgO。復(fu)雜(za)(za)氧(yang)化物,包括尖晶石類夾(jia)雜(za)(za)物和各(ge)種鈣(gai)的(de)鋁(lv)(lv)酸(suan)鹽等,鈣(gai)的(de)鋁(lv)(lv)酸(suan)鹽如(ru)圖1所示。硅(gui)酸(suan)鹽夾(jia)雜(za)(za)也屬于(yu)復(fu)雜(za)(za)氧(yang)化物夾(jia)雜(za)(za)。這類夾(jia)雜(za)(za)物[2]有2FeO·SiO2(鐵硅(gui)酸(suan)鹽)、2MnO·SiO2(錳硅(gui)酸(suan)鹽)、CaO·SiO2(鈣(gai)硅(gui)酸(suan)鹽)等。這類夾(jia)雜(za)(za)物在鋼的(de)凝固過程中(zhong),由于(yu)冷卻速(su)度較快(kuai),某些液態的(de)硅(gui)酸(suan)鹽來(lai)不及結(jie)晶,其全部或部分以玻璃態的(de)形(xing)式保存于(yu)鋼中(zhong),如(ru)圖2所示。

  2.2　硫化物系夾(jia)雜(za)

   主要(yao)是在鋼(gang)及鐵中(zhong)產生(sheng)的FeS、MnS、CaS等。由(you)于低熔點的FeS易形成“熱脆",所(suo)以一般(ban)均(jun)要(yao)求(qiu)鋼(gang)中(zhong)要(yao)含(han)有(you)一定量(liang)的Mn,使S與(yu)Mn形成熔點較高的MnS而(er)消除FeS的危害。因(yin)此(ci)鋼(gang)中(zhong)硫化物(wu)夾雜主要(yao)是MnS。

  鑄態(tai)鋼中硫(liu)化物夾雜(za)的形態(tai)通常分為三類:

   第一(yi)類　形(xing)態為(wei)球形(xing),這種夾(jia)雜物(wu)通常出現在用硅鐵脫氧(yang)或脫氧(yang)的鋼中。

   第二類　在金相下表現為(wei)排成鏈(lian)狀的(de)極(ji)細的(de)針狀夾雜,如(ru)圖(tu)3所示。

   第三(san)類　呈塊(kuai)狀,外形不規則,呈任意狀分布,在過量Al脫氧時出現(xian)。

  2.3　氮化物夾雜(za)

  當鋼(gang)中加入與氮(dan)親和力(li)較大的(de)元素時(shi)形成AIN、TiN、ZrN、VN等氮(dan)化物(wu)。在出鋼(gang),澆鑄過程中鋼(gang)流與空氣接觸(chu),空氣中的(de)氮(dan)在鋼(gang)中溶解(jie)使氮(dan)化物(wu)的(de)數(shu)量顯著增加。