鋼在高溫冶煉及澆過程中,不可避免地會出現(xiàn)一些非金屬夾雜物,亦即是非金屬化合物。一般鋼中存在的非金屬夾雜物是指氧化物、硫化物、硅酸鹽和氮化物等4大類。它們在鋼中雖含量極少,但對鋼的性能危害不可忽視,其危害程度是與夾雜物的類型、大小,數(shù)量,形態(tài)和分布等有關(guān)。因此,對鋼中的非金屬夾雜物的檢測是非常重要的,通常是按照國標(biāo)GB/T10561-2005的規(guī)定并根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行評定等級,從而確定合格與否。

非金屬夾雜物對鋼材性能的影響

非金屬夾雜物對鋼的性能的影響主要表現(xiàn)在對鋼的使用性和工藝性能兩方面。對鋼的使用性能的影響主要表現(xiàn)在疲勞性能,沖擊韌性和塑性等方面。對鋼的工藝性能的影響主要表現(xiàn)為鍛造或冷變形,火,焊接等時容易在夾雜物聚集的部位產(chǎn)生裂紋。

一、對疲勞性能的影響

在機(jī)械零件總的失效中,疲勞破壞約占90%,而疲勞破壞是由裂紋產(chǎn)生到擴(kuò)展、最后導(dǎo)致斷裂的過程。當(dāng)鋼中存在著非金屬夾雜物時,它往往就成為疲勞裂紋的發(fā)源地,因為非金屬夾雜物是以機(jī)械混合物的形式分布在鋼中,其本身強(qiáng)度性能很差,因而破壞鋼基體的連續(xù)性和均勻性,同時在夾雜物處易產(chǎn)生應(yīng)力集中而成為疲勞源,當(dāng)零件在外力的作用下,常會沿著夾雜物與其周圍的金屬基體的界面處首先形成疲勞裂紋,并會加速裂紋的擴(kuò)展,從而進(jìn)一步降低了零件的疲勞壽命。

二、對韌性與塑性的影響

對鋼的韌性和塑性(主要是指斷面收縮率)的影響程度是與夾雜物的大小-數(shù)量、類型,形態(tài)和分布有關(guān)。研究表明以下幾點。

(1)夾雜物愈大,則韌性下降愈多。如對MnS 夾雜物系統(tǒng)研究表明,夾雜物在裂紋擴(kuò)展方向上的長度與鋼的斷裂韌性緊密相關(guān),夾雜物愈細(xì)小,則在軋制時變形也愈小,對韌性的危害也就愈小。

(2) 夾雜物含量愈高,且夾雜物之間的間距愈小時,則鋼的韌性與塑性愈低。

(3)夾雜物呈球狀時,對韌性的危害小,尖角狀夾雜物促使鋼的韌性下降較多;而沿軋制方向拉長的夾雜物,會使鋼的橫向韌性與塑性明顯下降

(4)如夾雜物呈網(wǎng)狀沿晶界連續(xù)分布時或呈偏析并堆積在一起時,則對鋼的危害性很大3.對耐腐蝕性等的影響因鋼中非金屬夾雜物與基體的電極電位不同,故在分界處常引起電化學(xué)腐蝕。如在不銹鋼中,非金屬夾雜物的存在破壞了表面鈍比膜的連續(xù)性,點腐蝕多產(chǎn)生在夾雜物所在處。

4對工藝性能的影響夾雜物的存在,特別是當(dāng)夾雜物聚集分布時,對鍛造或冷變形開裂,癢火裂紋,焊接層狀撕裂及零件磨削后的表面粗糙度等都有較明顯的不利影響。