钢中非金属夹杂物的评定以及对钢材的影响

钢在高温冶炼及浇过程中,不可避免地会出现一些非金属夹杂物,亦即是非金属化合物。一般钢中存在的非金属夹杂物是指氧化物、硫化物、硅酸盐和氮化物等4大类。它们在钢中虽含量极少,但对钢的性能危害不可忽视,其危害程度是与夹杂物的类型、大小,数量,形态和分布等有关。因此,对钢中的非金属夹杂物的检测是非常重要的,通常是按照国标GB/T10561-2005的规定并根据技术要求进行评定等级,从而确定合格与否。

非金属夹杂物对钢材性能的影响

非金属夹杂物对钢的性能的影响主要表现在对钢的使用性和工艺性能两方面。对钢的使用性能的影响主要表现在疲劳性能,冲击韧性和塑性等方面。对钢的工艺性能的影响主要表现为锻造或冷变形,火,焊接等时容易在夹杂物聚集的部位产生裂纹。

一、对疲劳性能的影响

在机械零件总的失效中,疲劳破坏约占90%,而疲劳破坏是由裂纹产生到扩展、最后导致断裂的过程。当钢中存在着非金属夹杂物时,它往往就成为疲劳裂纹的发源地,因为非金属夹杂物是以机械混合物的形式分布在钢中,其本身强度性能很差,因而破坏钢基体的连续性和均匀性,同时在夹杂物处易产生应力集中而成为疲劳源,当零件在外力的作用下,常会沿着夹杂物与其周围的金属基体的界面处首先形成疲劳裂纹,并会加速裂纹的扩展,从而进一步降低了零件的疲劳寿命。

二、对韧性与塑性的影响

对钢的韧性和塑性(主要是指断面收缩率)的影响程度是与夹杂物的大小-数量、类型,形态和分布有关。研究表明以下几点。

(1)夹杂物愈大,则韧性下降愈多。如对MnS 夹杂物系统研究表明,夹杂物在裂纹扩展方向上的长度与钢的断裂韧性紧密相关,夹杂物愈细小,则在轧制时变形也愈小,对韧性的危害也就愈小。

(2) 夹杂物含量愈高,且夹杂物之间的间距愈小时,则钢的韧性与塑性愈低。

(3)夹杂物呈球状时,对韧性的危害小,尖角状夹杂物促使钢的韧性下降较多;而沿轧制方向拉长的夹杂物,会使钢的横向韧性与塑性明显下降

(4)如夹杂物呈网状沿晶界连续分布时或呈偏析并堆积在一起时,则对钢的危害性很大3.对耐腐蚀性等的影响因钢中非金属夹杂物与基体的电极电位不同,故在分界处常引起电化学腐蚀。如在不锈钢中,非金属夹杂物的存在破坏了表面钝比膜的连续性,点腐蚀多产生在夹杂物所在处。

4对工艺性能的影响夹杂物的存在,特别是当夹杂物聚集分布时,对锻造或冷变形开裂,痒火裂纹,焊接层状撕裂及零件磨削后的表面粗糙度等都有较明显的不利影响。