由于现代工程技术的发展对钢的强度、韧性、加工性能等要求日趋严格,所以对钢铁材质要求也越来越高。非金属夹杂物作为独立相存在于钢中,破坏了钢基本的连续性,使钢组织的不均匀性增大。因此钢中非金属夹杂物的存在,对钢的性能产生强烈影响。根据非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量等因素的不同,对钢性能的影响也不同。为了提高金属材料的质量,生产非金属夹杂物少的洁净钢,或控制非金属夹杂物性质和要求的形态,这是冶炼和铸锭过程中的一个艰巨任务。而对于金相分析工作者来说,如何正确判断和鉴定非金属夹杂物,是十分重要的。

       鉴别非金属夹杂物的工作首先是在金相显微镜下进行,利用明视场观察夹杂物的颜色、形态、大小和分布;在暗视场下观察夹杂物的固有色彩和透明度;在偏振光正交下观察夹杂物的各种光学性质,从而判断夹杂物的类型,根据夹杂物的分布情况及数量评定相应的级别,评判其对钢材性能的影响。目前检验、研究钢中非金属夹杂物的方法很多。有化学法、岩相法、金相法、电子探针、电子扫描法等等。本文仅就用金相法检验钢中非金属夹杂物作一些介绍。

一、钢中非金属夹杂物的来源分类

1.1 内生夹杂物

它是金属在熔炼过程中,各种物理化学反应形成的夹杂物。内生夹杂物一般来说分布比较均匀，颗粒也比较小。

1.2 外来夹杂物

它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物。如炉料表面的砂土和炉衬等与金属液作用,形成熔渣而滞留在金属中，其中也包括加入的熔剂。这类夹杂物一般的特征是外形不规则,尺寸比较大。

二、钢中非金属夹杂物按化学成分分类

2.1 氧化物系夹杂

简单氧化物有 Fe0、Fe203、MnO、Si02、AI203、MqO、Cu20 等。在铸钢中，当用硅铁或铝进行脱氧时，Si02 和 AI203 夹杂比较党见。AI203 在钢中常常以球形聚集呈葡萄状。在铝、镁合金中，夹杂主要是 AI203 和 MqO。复杂氧化物，包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等，钙的铝酸盐。硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂。这类夹杂物[2]有 2Fe0·Si02(铁硅酸盐)、2MnO·Si02(锰硅酸盐)、CaO·Si02(钙硅酸盐)等。这类夹杂物在钢的凝固过程中,由于冷却速度较快,某些液态的硅酸盐来不及结晶,其全部或部分以玻璃态的形式保存于钢中,如图 2所示。

2.2 硫化物系夹杂

主要是在钢及铁中产生的 FeS、MnS、CaS 等。由于低熔点的 FeS 易形成“热脆”,所以一般均要求钢中要含有一定量的 Mn，使 S与 Mn 形成熔点较高的 MnS 而消除 FeS 的危害。因此钢中硫化物夹杂主要是MnS。

铸态钢中硫化物夹杂的形态通常分为三类：

第一类 形态为球形，这种夹杂物通常出现在用硅铁脱氧或脱氧不完全的钢中。

第二类在金相下表现为排成链状的极细的针状夹杂，如图3 所示。

第三类 呈块状,外形不规则,呈任意状分布,在过量 A1脱氧时出现。

2.3 氮化物夹杂

当钢中加入与氨亲和力较大的元素时形成 AIN、TiN、ZrN、VN 等氮化物。在出钢,浇铸过程中钢流与空气接触,空气中的氮在钢中溶解使氮化物的数量显著增加。如图 4 所示。