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非金屬夾雜物顯微檢測

2024-04-05(553)次瀏覽

　　非金屬夾雜物顯微檢測非金屬夾雜物是鋼中夾帶的各種非金屬物質(zhì)顆粒的統(tǒng)稱。鋼中含有氧...

非金屬夾雜物顯微檢測

非金屬夾雜物是鋼中夾帶的各種非金屬物質(zhì)顆粒的統(tǒng)稱。鋼中含有氧、氮、硫等元素，它們在鋼中的溶解度在高溫下高，而在室溫下溶解度很低，在鋼冷卻和凝固時析出并同鐵和其它金屬等結(jié)合成為各種化合物，稱為非金屬的夾雜物。除此以外，爐渣、耐火材料、泥沙等外來物質(zhì)也可能混入鋼中形成非金屬夾雜物。

項目介紹：

非金屬夾雜物顯微檢測是通過對金屬中含有的非成分和性能所要求的非金屬相進(jìn)行檢測，進(jìn)一步準(zhǔn)確衡量金屬的材質(zhì)質(zhì)量。非金屬夾雜來源于金屬熔煉和鑄造過程中，熔體中各元素與爐氣等介質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化物和氮化物以及由爐體、爐襯、罐襯、湯道、水口、中間罐和爐料等帶入的耐火材料殘渣、灰分、脫氧產(chǎn)物和殘留熔劑等。

 

宏觀鑒定

用肉眼或低倍放大檢查金屬材料的斷口或表面，或借助X射線、γ射線或超聲波等無損探傷方法檢查材料內(nèi)部的夾雜物。在煉鋼車間環(huán)境臟亂或所用耐火材料質(zhì)量差時，鋼錠或鑄坯表面能找到肉眼可見的大型外來夾雜，生產(chǎn)秩序良好時，則很少出現(xiàn)這種問題。X射線透視可檢測出鋼內(nèi)部的大型Al2O3簇。超聲波探傷可判斷鋼內(nèi)部夾雜物的定量分布，試驗證明探傷結(jié)果和定量顯微鏡測定的夾雜物數(shù)量有很好的對應(yīng)關(guān)系。超聲波探傷的主要缺點是對硫化物夾雜的檢測不敏感。硫化物夾雜可用硫印法檢查，硫在固態(tài)鋼中溶解度很小，大都成為硫化物析出，硫印所顯示的硫偏析區(qū)就是硫化物夾雜位置。又因為鋁酸鈣夾雜常和硫化鈣伴生，硫印也能反映高鈣夾雜的分布，但是合金鋼中Zr、Nb、Cr、V等的硫化物不能在硫印上反映出來。宏觀鑒定的優(yōu)點是可以直接檢查鋼材中的夾雜物分布情況，缺點是不能準(zhǔn)確判斷夾雜物的性質(zhì)和成分。
 

微觀鑒定

夾雜物的微觀鑒定已形成完整的綜合技術(shù)，包括金相法、巖相法、X衍射分析及電子探針、掃描電鏡和透射電鏡等鑒定設(shè)備。20世紀(jì)50年代常用光學(xué)顯微鏡的明場、暗場和偏振光作夾雜物的定性鑒定，有時配合以對試樣的化學(xué)腐蝕。夾雜物的礦物構(gòu)成則應(yīng)用X射線粉末衍射法。60年代以后，電子顯微技術(shù)和電子微區(qū)分析技術(shù)應(yīng)用于夾雜物的鑒定，使夾雜物鑒定分析得到一個飛躍發(fā)展。透射電子顯微鏡有極高的分辨率（0.2～0.3nm），相當(dāng)于光學(xué)顯微鏡的千倍，但是它不能直接觀察材料本身，而是制成薄膜復(fù)型來觀察，只用于觀察細(xì)小顆粒的夾雜物。掃描電子顯微鏡的分辨率（10nm）不及透射電鏡，但是可以直接觀察試樣，得到立體感很強的圖像，而且可以借助樣品上激發(fā)出的X射線能譜，得出樣品中各元素的相對量。電子探針是電子探針顯微分析儀的簡稱。它可以分析μm體積內(nèi)的元素成分，直接給出元素分布的圖像，從而判斷夾雜的礦物組成，非常有利于分析復(fù)雜夾雜物的成分。
 

定量分析

對于鋼材的生產(chǎn)和使用者，如何對鋼的潔凈度進(jìn)行量化表示是很有意義的。最簡便的方法是對夾雜物評級，按照壓力加工后的夾雜特征分為4類：A型為條帶狀硫化物，B型為串鏈狀脆性夾雜如Al2O3，C型為塑性變形的硅酸鹽，D型為球狀不變形夾雜。由權(quán)威單位提出表示潔凈度的夾雜評級圖作為規(guī)范，需要評價的鋼則與之對比。隨著鋼品種的變化和用途的擴(kuò)大，使用這種評級法已不能正確表達(dá)鋼的品質(zhì)。另一種方法是在杭州金相顯微鏡下選若干個視場計量夾雜物的數(shù)目，但這很費眼睛而且也不準(zhǔn)確。由于定量金相技術(shù)的發(fā)展，PASEM（分析顆粒的掃描電子顯微鏡）成為定量研究夾雜物的最有效工具。它能測定夾雜物尺寸分布、面積、周長、投影長度等8種參數(shù)，而且能記錄夾雜物中心位置坐標(biāo)，使夾雜物的參數(shù)和掃描圖像、能譜分析相對應(yīng)，全部數(shù)據(jù)均用計算機自動處理。夾雜物的定量除了物理方法外，電解分離夾雜和化學(xué)分析仍然是很有用的方法，可用于分析夾雜物的化學(xué)組成和相組成等。高合金鋼中的物相分離和分析方法仍需繼續(xù)研究。
 

應(yīng)用領(lǐng)域：

各類金屬及合金

檢測標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 10561-2005   鋼中非金屬夾雜物含量的測定 標(biāo)準(zhǔn)評級圖顯微檢驗法

ASTM E 45-11 method A  鋼中非金屬夾雜物含量的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法

ISO 4967-2013 method A  鋼--非金屬夾雜物含量的測定--標(biāo)準(zhǔn)評級圖顯微檢驗法


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