夹杂物及其物相分析

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1、李桂荣第17章夹杂物及物相分析7/16/20211第17章夹杂物及物相分析1研究意义7/16/20212第17章夹杂物及物相分析日本新日铁的洁净钢价格为707美元/吨；我国先进企业的洁净钢价格仅为295美元/吨；我国2002年的钢产量已超过2亿吨。提高钢水洁净度的潜在效益：摘自钟云波报告7/16/20213第17章夹杂物及物相分析钢帘线要求氧化铝夹杂的尺寸小于10～15μm才能满足拉丝过程中20万米无断头的要求！摘自钟云波报告7/16/20214第17章夹杂物及物相分析钢帘线是橡胶骨架材料中发展最为广阔的产品，也是在

2、金属制品中生产难度最大的产品。国际合成纤维标准化局在标准中对钢帘线的定义是：“由两根或两根以上钢丝组成的，或者由股与股的组合或者由股与丝的组合所形成的结构。”钢帘线是随子午线轮胎的发展而发展的，而子午线轮胎又是汽车工业和高速公路的伴生物。传统的斜交胎是用纤维（如聚酯帘线、尼龙帘线）作为骨架材料的，而新型的子午线轮胎则选用钢帘线作为骨架材料。7/16/20215第17章夹杂物及物相分析7/16/20216第17章夹杂物及物相分析概念:金属材料中第夹杂物广义解释为金属内部含有的全部微细组织结构,包括氧化物、硫化物和氮化物

3、等夹杂物中钢中的作用弊端：夹杂破坏了金属基体的连续性，其聚集地方容易引起应力集中，降低力学及加工性能。夹杂造成材料和应力的不均匀性，常常会降低钢的耐蚀性及电磁性能。夹杂物概念7/16/20219第17章夹杂物及物相分析夹杂物分类表:分类依据化学组成简单氧化物Al2O3、SiO2复杂氧化物(CaO.Al2O3)、硅酸盐及硅酸盐玻璃等化学稳定性不稳定夹杂：易溶于稀酸，甚至在水中就能溶解稳定夹杂物：只有在热浓酸中才能溶解塑性脆性夹杂&塑性夹杂夹杂大小超显微夹杂：直径小于0.2um显微夹杂：0.2～100um大型夹杂:直径大

4、于100um夹杂物来源原材料带来的夹杂或熔化过程中产生的夹杂冶炼浇注过程中钢水炉渣和耐火材料相互作用产生的夹杂脱氧剂及合金添加剂和钢中元素化学反应的产物，即脱氧产物出钢浇注过程中，钢水和空气接触氧化或者氮化形成二次氧化氮化产物；同时钢水温度降低，造成造成O、S和N等元素溶解度降低，形成夹杂的各种放热反应遭到破坏，使得反应向继续生成夹杂的方向移动加工和热处理过程中的相变表17-1夹杂物分类表摘自钟云波报告7/16/202110第17章夹杂物及物相分析根据成分不同，夹杂物可分为氧化物夹杂，即FeO、MnO、SiO2、Al

5、2O3、Cr2O3等简单的氧化物；FeO-Fe2O3、FeO-Al2O3、MgO-Al2O3等尖晶石类和各种钙铝的复杂氧化物；2FeO-SiO2，、2MnO-SiO2、3MnO-Al2O3-2SiO2等硅酸盐；硫化物夹杂，如FeS、MnS、CaS等；氮化物夹杂，如AlN、TiN、ZrN、VN、BN等。7/16/202111第17章夹杂物及物相分析按加工性能，夹杂物可分为：塑性夹杂，它是在热加工时，沿加工方向延伸成条带状；脆性夹杂，它是完全不具有塑性的夹杂物，如尖晶石类型夹杂物，熔点高的氮化物；点状不变性夹杂，如SiO

6、2超过70%的硅酸盐，CaS、钙的铝硅酸盐等。由于非金属夹杂对钢的性能产生严重的影响，因此在炼钢、精炼和连铸过程应最大限度地降低钢液中夹杂物的含量，控制其形状、尺寸。7/16/202112第17章夹杂物及物相分析内生夹杂：脱氧时的脱氧产物；钢液温度下降时，硫、氧、氮等杂质元素溶解度下降而以非金属夹杂形式出现的生成物；凝固过程中因溶解度降低、偏析而发生反应的产物；固态钢相变溶解度变化生成的产物。钢中大部分内生夹杂是在脱氧和凝固过程中产生的。7/16/202113第17章夹杂物及物相分析在易切削钢中，硫化物可用来改善切削

7、加工性；细小弥散分布的MnS、AlN可阻止硅钢初生晶粒长大，促进硅钢二次再结晶，提高硅钢磁性。夹杂物中钢中的好作用消除和控制有害夹杂，创造和利用有益夹杂，成为改进操作工艺，提高材料质量的重要研研究课题。7/16/202114第17章夹杂物及物相分析3物相分析7/16/202115第17章夹杂物及物相分析一、相的概念表示一种存在状态，独立组元，是指体系中性质和成分均匀一致的部分物质即在合金或熔渣中具有相同的化学成分和聚集状态并以界面分开的均匀组成部分。实际材料中的相，可以是平衡的，也可以是不平衡的。相概念7/16/20

8、2116第17章夹杂物及物相分析研究任务和研究意义物相分析的任务在于正确鉴定和表征材料中各种相的形态、结构和组成各相的形成和变化对材料制备和加工过程中的物理化学变化密切相关，直接影响材料的性能和质量。物相分析对于研究冶金反应机理，探索新的制造工艺，提高材料质量和研制新材料有着重要意义7/16/202117第17章夹杂物及物相分析二、物相分析方法