干貨分享：鋼中非金屬夾雜物的危害及定量評級

隨著現代工程技術的發展，對鋼的綜合性能要求也日趨嚴格，相應地對鋼的材質要求越來越高。非金屬夾雜物作為獨立相存在于鋼中，破壞了鋼基體的連續性，加大了鋼中組織的不均勻性，嚴重影響了鋼的各種性能。

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例如，非金屬夾雜物導致應力集中，引起斷裂；夾雜物的數量過多且分布不均勻會明顯降低鋼的塑性、韌性、焊接性以及耐腐蝕性；鋼中呈網狀存在的硫化物會造成熱脆性。因此，夾雜物的數量和分布被認定是評定鋼材質量的一個重要指標，并且被列為優質鋼和高級優質鋼出廠的常規檢測項目之一。

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01鋼中非金屬夾雜物來源分類

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夾雜物的來源：

鋼中非金屬夾雜物按其形成原因可分為兩類：即內生夾雜物和外來夾雜物。

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鋼中非金屬夾雜物的分類：

按夾雜物的化學組成可分為：氧化物系夾雜物、硫化物系夾雜物、氮化物系夾雜物、硅酸鹽系夾雜物。

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在生產檢驗中又根據夾雜物的塑性及分布特性分為：脆性夾雜物、塑性夾雜物、球狀不變形夾雜物、半塑性夾雜物等。

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除此之外，夾雜物還可根據化學穩定性的不同，分為易溶于稀酸，甚至在水中就能分解的不穩定夾雜物和在熱的濃酸中才能溶解的穩定夾雜物。或按照鋼的類型和成分分類等。

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02非金屬夾雜物對鋼產品造成的影響

非金屬夾雜物是金屬的內部組織產生應力集中及裂紋的根源之一，它們分布在金屬的基體組織中，猶如金屬中分布了許多強度極低的空隙。當受到外力作用時，隨金屬的變形流動，這些非金屬夾雜所形成的空隙就會被拉長、延伸而形成顯微裂紋或裂紋。因此，非金屬夾雜物對與斷裂過程有關的一系列指標（如塑性、韌性、疲勞性能）帶來很大影響。

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非金屬夾雜物的存在對鋼及其產品的質量則起著極大的作用。硫化物夾雜造成鋼的熱脆性。在鋼的冷態下，這些夾雜物影響其強度和延展性。某些硬的角狀夾雜物明顯降低鋼材的斷面收縮率。

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非金屬夾雜物對鋼的抗拉強度影響更大，優良的鋼材破斷時屬塑性斷裂，當鋼中存在夾雜物聚集或夾雜物沿晶界分布時，其斷裂往往起始于這些地方，從而使強度急劇降低。

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對于外來的粗大夾雜物，其影響也很大，在冷彎或抗拉試驗時，試樣通常出現折疊、翻皮、斷口中出現大量球狀顆粒白色夾雜物等缺陷，都是因操作不當導致大量夾雜物殘留鋼中所致。

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03非金屬夾雜物定量評級

鋼中非金屬夾雜物的金相檢驗包括夾雜物類型的定性和定量評級。夾雜物的檢驗評定可按照GB/T 10561-2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定》來進行。

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夾雜物評級方法

標準中規定了A法（最惡劣視場評定）和B法（逐個視場評定）兩種檢驗評定方法，規定在100倍放大率下進行觀察，評定采用實際面積為0.5mm2、實際視場邊長為0.71mm的正方形視場。

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夾雜物的級別

每個類型夾雜物分為0.5、1、1.5、2、2.5、3共六個等級，級別數字越大，表示夾雜物的數量越多或尺寸越大，即硫化物類、氧化鋁類，硅酸鹽類夾雜物的長度或串（鏈）狀夾雜物長度是遞增的、球狀氧化物類夾雜物的數量是遞增的、單顆粒球狀夾雜物的直徑是遞增的。在GB/T 10561《鋼中非金屬夾雜物含量的測定》標準中，對兩夾雜物之間的間距也有相關規定，避免對同一視場出現的同類多條夾雜物產生錯誤評定。

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碳素鋼和合金鋼中非金屬夾雜物主要有硫化物、氧化物、硅酸鹽、氮化物等。這些非金屬夾雜物往往是工件失效的主要原因之一。

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鋼中非金屬夾雜物含量雖然少，但對鋼的性能影響較大，所以必須對它進行定性和定量的檢測。根據夾雜物在顯微鏡下不同的光學特征，可以定性鑒定鋼中非金屬夾雜物類別，再結合有關標準和相關微區成分分析可以定量評定夾雜物的級別，綜合來判定鋼的質量，進而找出規律，改進工藝，盡可能減少有害夾雜物的含量，提高產品質量。