钢中非金属夹杂物含量测定金相制备

非金属夹杂物是金属材料中非金属元素氧、氮、硫与金属元素铁、锰、铝、钛等组成的氧化物、氮化物、硫化物和硅酸盐、尖晶石等复合氧化物的总称。

非金属夹杂物的危害

非金属夹杂物是金属的内部组织产生应力集中及裂纹的根源之一，非金属夹杂物分布在金属的基体组织中，犹如金属中分布了许多强度极低的空隙。当受到外力作用时，随金属的变形流动，这些非金属夹杂所形成的空隙就会长大、延伸而形成显微裂纹或裂纹。因此，非金属夹杂物对与断裂过程有关的一系列指标（如塑性、韧性、疲劳性能）均带来很大影响。

因此，夹杂物的数量和分布被认定是评定钢材质量的一个重要指标，并且被列为优质钢和高级优质钢出厂的常规检测项目之一。

非金属夹杂物分类 

参考GB/T 10561-2005 （其他相关标准：ASTM E45 / ISO 4967 / EN 10247 / DIN 50602）

A类

硫化物类

具有高的延展性，有较宽范围形态比（长度/宽度）的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角。

B类

氧化铝类

大多数没有变形，带角的，形态比小（一般＜3），黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行（至少有3个颗粒）。

C类

硅酸盐类

具有高的延展性，有较宽范围形态比（一般≥3）的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角。

D类

球状氧化物类

不变形，带角或圆形的，形态比小（一般＜3），黑色或带蓝色的，不规则分布的颗粒。

DS类

单颗粒球状

圆形或近似圆形，直径≥13μm的单颗粒夹杂物。

非金属夹杂物的光学特性 

正确判断和鉴定非金属夹杂物在金相法检验中十分重要，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。

如何制备出一个完美的非金属夹杂物含量测定的样品一直是金相工程师们关注的问题。随着科技的发展，技术水平的提高，半自动磨抛及全自动磨抛设备逐渐代替了手动磨抛过程，提高效率，也提高了试样制备质量和重复性，同时非金属夹杂物检测设备、检测方法的逐渐自动化，对试样的制备也将提出更高的要求。

非金属夹杂物制备难点 

1试样检测面积较大（一般≥200m㎡），试样难以磨平。2批量试样制备容易造成过程中清洗、吹干不及时而产生腐蚀锈点，且难以去除。3如果砂纸或抛光布切削性能差，长时间机械摩擦易导致夹杂物的脱落。4

终抛若选择Al2O3 抛光液，容易在试样表面吸附大量Al2O3，难以清洗，对夹杂物评定造成影响。夹杂物的脱落、腐蚀点、表面附着的外来异物等都会对夹杂物的识别和判定造成干扰。

推荐方法 | 半自动磨抛设备  

1推荐中心力方式制备批量试样，或≥40mm直径尺寸模具镶嵌；2抛光过程中将金刚石悬浮液（多晶或单晶）与酒精以1:1混合使用，在步骤切换过程中，清洗完成后务必及时吹干试样表面，防止水分的长时间停留而导致腐蚀生锈；3夹杂物的研磨尽量选择新的或切削性能较好的砂纸，粗抛选择切削性能好且平整的编织或缎面布，精抛选择绒毛布；4

使用1微米或更细金刚石悬浮液终抛。

推荐磨抛工艺  

制备表面

粒号

润滑剂

1

CarbiMet 砂纸

P400

水2

UltraPad 抛光布(粗编织布)

9µm MetaDi 悬浮液

无水乙醇

3

VerduTex 抛光布(细编织布)

3µm MetaDi 悬浮液

无水乙醇

4

MasterTex 抛光布（绒毛布）

1µm MetaDi 悬浮液

无水乙醇

典型夹杂物图片

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