鍛件鋼中非金屬夾雜物的類型
鋼中非金屬夾雜物主要來自鋼的冶煉和澆注過程,并以機(jī)械混合物的形態(tài)存在??煞譃閮纱箢悾旱谝活愂峭?/span>來夾雜物,這類夾雜物是由耐火材料、爐渣等在冶煉、出鋼、澆注過程中進(jìn)人鋼液中來不及上浮而滯留在鋼中造成的。外來鍛件夾雜物尺寸比較大,故又稱粗夾雜,外形不規(guī)則,分布也沒有規(guī)律。第二類是內(nèi)生夾雜物,溶解在鋼液中的氧、硫、氮等雜質(zhì)元素在降溫和凝固時,由于溶解度降低,它們與其他元素化合并以化合物形式從液相或固溶體中析出,最后包含在鋼錠中。這類夾雜物的顆粒一般比較細(xì)小,故又稱為細(xì)夾雜。通常鋼中非金屬夾雜物主要是內(nèi)生夾雜物,正確的操作只能減少其數(shù)量或改變其成分、大小及分布。
夾雜物的類型主要包括以下兒種。
1.氧化物
多數(shù)氧化物塑性極差,脆性大,易斷裂,屬脆性夾雜物,在加工變形的情況下也不會破碎成鏈狀,明場下呈灰色;拋光性差,易剝落。
(1)氧化亞鐵(FeO)大多數(shù)呈球形,稍能變形為橢圓,沿晶界分布,明場中呈灰色,暗場中不透明,各向同性。
(2)氧化亞錳(MnO)不規(guī)則顆粒,成群分布,變形后略有伸長,明場灰暗,暗場呈綠寶石色,偏光下呈綠色。
(3)氧化鋁,鋼中最常見的夾雜物,大多呈規(guī)則細(xì)小顆粒,有時也呈六角形,成群分布,熱軋后呈鏈狀,易脫落,明場黯黑帶紫,暗場透明淡黃,偏光下各向異性較弱。
(4)氧化硅,多為不規(guī)則多角形粗大顆粒,分布無規(guī)律,明場呈黑色,暗場透明呈黃色,偏振光下各向異性。玻璃質(zhì)氧化硅呈球狀,明場中黑色中心部分有亮點(同心圓),偏振光下有“黑十字”特征。
2.硫化物
硫化物是塑性夾雜物,易沿變形方向伸長,其中FeS未變形時呈球狀或共晶體,在晶粒內(nèi)呈網(wǎng)狀分布,色亮黃,不透明,偏振光下各向異性明顯;MnS軋制后呈橢圓或條狀,各向同性。
3.硅酸鹽
硅酸鹽是和各種金屬氧化物一起形成的組織和結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的夾雜物,多呈橄欖狀,灰色。
4.氮化物
當(dāng)鋼中含有與氮親和力強(qiáng)的元素(如Ti、V等)時,易形成氮化物夾雜。氮化物多呈有規(guī)則的幾何外形,一般為菱形且成群分布,不易變形,明場呈黃、紫、玫瑰紅等,暗場不透明,偏振光下多為各向異性。
鋼中的非金屬夾雜物的存在破壞了鍛件金屬的連續(xù)性,它們在鋼中的類型、數(shù)量、大小、形狀和分布都不同程度地影響鋼的各種性能。例如,非金屬夾雜物導(dǎo)致應(yīng)力集中,引起疲勞斷裂;數(shù)暈多且分布不均勻的夾雜物會明顯降低鋼的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性;鋼內(nèi)網(wǎng)狀存在的硫化物會造成熱脆性。因此,夾雜物的數(shù)量和分布是評定鋼質(zhì)量的重要指標(biāo)。
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