硫化物夾雜物

(1)內(nèi)生夾雜物

鋼在冶煉過程中，脫氧反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氧化物和硅酸鹽等產(chǎn)物，若在鋼液凝固前未浮出，將留在鋼中。溶解在鋼液中的氧、硫、氮等雜質(zhì)元素在降溫和凝固時(shí)，由于溶解度的降低，與其他元素結(jié)合以化合物形式從液相或固溶體中析出，最后留在鋼錠中，它是金屬在熔煉過程中，各種物理化學(xué)反應(yīng)形成的夾雜物 。內(nèi)生夾雜物分布比較均勻，顆粒也較小，正確的操作和合理的工藝措施可以減少其數(shù)量和改變其成分、大小和分布情況，但一般來說是不可避免的。

(2)外來夾雜物

鋼在冶煉和澆注過程中懸浮在鋼液表面的爐渣、或由煉鋼爐、出鋼槽和鋼包等內(nèi)壁剝落的耐火材料或其他夾雜物在鋼液凝固前未及時(shí)清除而留于鋼中。它是金屬在熔煉過程中與外界物質(zhì)接觸發(fā)生作用產(chǎn)生的夾雜物。如爐料表面的砂土和爐襯等與金屬液作用，形成熔渣而滯留在金屬中，其中也包括加入的熔劑。這類夾雜物一般的特征是外形不規(guī)則，尺寸比較大，分布也沒有規(guī)律，又稱為粗夾雜。這類夾雜物通過正確的操作是可以避免的。

(1)氧化物系夾雜

簡(jiǎn)單氧化物有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3、MgO和Cu2O等。在鑄鋼中，當(dāng)用硅鐵或鋁進(jìn)行脫氧時(shí)，SiO2和Al2O3夾雜比較常見。Al2O3 在鋼中常常以球形聚集呈顆粒狀成串分布(圖4)。 復(fù)雜氧化物包括尖晶石類夾雜物和各種鈣的鋁酸鹽等以及鈣的鋁酸鹽。硅酸鹽夾雜也屬于復(fù)雜氧化物夾雜，這類夾雜物 有2FeO·SiO2 (鐵硅酸鹽)、2MnO·SiO2(錳硅酸鹽)和CaO·SiO2 (鈣硅酸鹽)等。這類夾雜物在鋼的凝固過程中，由于冷卻速度較快，某些液態(tài)的硅酸鹽來不及結(jié)晶，其全部或部分以玻璃態(tài)的形式保存于鋼中。

(2)硫化物系夾雜

主要是FeS 、MnS和CaS等。由于低熔點(diǎn)的FeS易形成熱脆，所以一般均要求鋼中要含有一定量的錳，使硫與錳形成熔點(diǎn)較高的MnS而消除FeS的危害。因此鋼中硫化物夾雜主要是MnS。鑄態(tài)鋼中硫化物夾雜的形態(tài)通常分為三類:①形態(tài)為球形，這種夾雜物通常出現(xiàn)在用硅鐵脫氧或脫氧不完全的鋼中;②在光學(xué)顯微鏡下觀察呈鏈狀的極細(xì)的針狀?yuàn)A雜;③呈塊狀，外形不規(guī)則，在過量鋁脫氧時(shí)出現(xiàn)。

(3)氮化物夾雜

當(dāng)鋼中加入與氮親和力較大的元素時(shí)形成AlN、TiN(圖5)、TiN-Al2O3(圖6)、ZrN和VN等氮化物。在出鋼和澆鑄過程中鋼液與空氣接觸，氮化物的數(shù)量顯著增加。

(1)塑性夾雜物

塑性夾雜物在軋制時(shí)沿軋制方向伸長(zhǎng)，如MnS、FeS、MnO·SiO2、SiO2含量低的硅酸鹽等。

(2)半塑性夾雜物

半塑性夾雜物在軋制時(shí)呈不連續(xù)延伸成鏈狀分布，如簇群狀A(yù)l2O3，復(fù)合鋁硅酸鹽等。

(3)脆性夾雜物

脆性夾雜物在軋制時(shí)不發(fā)生塑性變形而成不規(guī)則分布，如Al2O3、Cr2O3、ZrO2、TiN、Ti(C，N)、SiO2、FeO·Al2O3、MgO·Al2O3、CaO·6Al2O3、SiO2含量高的硅酸鹽、球狀鋁酸鈣等。

按夾雜物的大小可分為兩類:

(1)宏觀夾雜物

這類夾雜物是在鋼的冶煉或澆注過程中由于耐火材料的混入而造成的，其特點(diǎn)是大而無固定形狀。

(2)微觀夾雜物

這類夾雜物是鋼在冶煉和凝固過程中，由一系列物理和化學(xué)反應(yīng)生成。如在冶煉過程中由于脫氧劑的加入而形成氧化物和硅酸鹽等，這些夾雜物來不及完全上浮進(jìn)入鋼渣而殘留于鋼液中。

按夾雜物的形狀可分為六類:(1)球狀?yuàn)A雜物;(2)多面體夾雜物;(3)盤形夾雜物;(4)樹枝狀?yuàn)A雜物;(5)團(tuán)絮狀?yuàn)A雜物;(6)聚合體狀?yuàn)A雜物。

研究發(fā)現(xiàn)，鋼中的成分和夾雜物對(duì)于IF鋼的性能影響顯著。非金屬夾雜物的性質(zhì)、形態(tài)、分布、尺寸及含量不同，對(duì)鋼性能的影響也不同，如若生產(chǎn)表面無缺陷的汽車面板(05板)，必須嚴(yán)格控制IF鋼中夾雜物的數(shù)量、類型、形態(tài)及其分布狀況。因此，針對(duì)IF鋼存在的表面質(zhì)量問題，開展IF鋼成分及夾雜物的過程控制研究成為當(dāng)務(wù)之急，其研究成果對(duì)于我國(guó)IF鋼生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義;非金屬夾雜物作為獨(dú)立相存在于鋼中,破壞了鋼基體的連續(xù)性，加大了鋼中組織的不均勻性，嚴(yán)重影響了鋼的各種性能，如非金屬夾雜物導(dǎo)致應(yīng)力集中，引起疲勞斷裂，數(shù)量多且分布不均勻的夾雜物會(huì)明顯降低鋼的塑性、韌性、焊接性以及耐腐蝕性，鋼中呈網(wǎng)狀存在的硫化物會(huì)造成熱脆性。因此，夾雜物的數(shù)量和分布被認(rèn)定是評(píng)定鋼材質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，并且被列為優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼出廠的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目之一。