鋼中非金屬夾雜實驗報告

1、實驗報告姓名：班級：冶金1401班學號：20142019實驗名稱：鋼中非金屬夾雜物觀察與分析實驗實驗日期：2017.11.7實驗：鋼中非金屬夾雜物觀察與分析實驗一、實驗目的掌握鋼的磨制方法。了解球磨機的使用方法。了解金相顯微鏡的原理及使用。對鋼中的非金屬夾雜物進行分析。二、實驗原理。A鋼中夾雜物的分類分類方法很多，但常見的有以下四種：1按來源分類，可分為兩類：外來夾雜物：耐火材料、熔渣或兩者的反應產(chǎn)物混入鋼中并殘留在鋼中的顆粒夾雜稱為外來夾雜。包括從爐襯或包襯、或從湯道磚、中包絕熱板、保護渣進入鋼水中的夾雜物(有人還將鋼水二次氧化生成的夾雜物包括在內(nèi))。這類夾雜顆粒較大，易于上浮，但在鋼中，它

2、們的出現(xiàn)帶著偶然性且不規(guī)則。內(nèi)生夾雜物：在冶煉、澆注和凝固過程中，鋼液、固體鋼內(nèi)進行著各種化學反應，對于在冶煉過程中所形成的化合物、脫氧時產(chǎn)生的脫氧產(chǎn)物、或在鋼水凝固過程產(chǎn)生的化合物，當這些化合物來不及從鋼水中徹底排出而殘存在鋼中者，叫做內(nèi)在的非金屬夾雜物。內(nèi)生夾雜物形成的時間可分為四個階段：一次夾雜(原生夾雜)：鋼液脫氧反應時生成的脫氧產(chǎn)物；二次夾雜：在出鋼和澆注過程中溫度下降平衡移動時生成的夾雜物；三次夾雜(再生夾雜)：凝固過程中生成的夾雜；四次夾雜：固態(tài)相變時因溶解度變化生成的夾雜。一般說來外來夾雜物顆粒較大，在鋼中比較集中，而內(nèi)生夾雜物則與此相反。從組成來看，內(nèi)生夾雜物可以是簡單組成，

3、也可以是復雜組成；可以是單相的，也可以是多相的。在鑄坯凝固以及隨后的冷卻過程中，夾雜物不僅與鋼基體保持平衡，而且夾雜物本身也不斷發(fā)生改變，例如析出新的化合物以趨于穩(wěn)定狀態(tài)。在軋制或熱處理時，每次加熱都為夾雜物和鋼基體之間趨向平衡提供了條件，在室溫下所觀察到的夾雜物，實際上是經(jīng)過了一系列復雜變化的結(jié)果。2按化學成分分類，一般分三類。(1)氧化物：如FeO,Si02,AI2O3等，有時它們各自獨立存在，有時形成尖晶石(如MnO.AI203)或固溶體(如FeO和MnO)。硫化物：如FeS、MnS及(Fe.Mn)S的固溶體。當加Al過多時可能以A12S3的形態(tài)出現(xiàn)。(3)氮化物：如TiN,ZrN等3按

4、夾雜物的變形性能分類當鋼進行熱加工時，例如：軋制時，夾雜物此時是否也變形，它對鋼的性能有明顯的影響。為此，把夾雜物分為三類：脆性：這類夾雜物完全沒有塑性，在熱加工時，尺寸和形狀都沒有變化，屬于這一類的主要是A1203、Cr203等，它們屬于高熔點的夾雜物。塑性：鋼在加工變形時，夾雜物也能隨之變形，形成條狀，屬于這類的有硫化物以及含SiO240-60%的鐵、錳硅酸鹽。球狀(或點狀)不變形：屬于這類的有Si02及SiO270%的硅酸鹽。4按尺寸大小分類，可分三類：(1)大型：尺寸100微米。(2)中型：也叫顯微型，尺寸1-100微米。小型：也叫超顯微型，尺寸V100微米。B夾雜物對鋼質(zhì)量和性能的影

5、響非金屬夾雜物降低了鋼的塑性、韌性和疲勞壽命，使鋼的冷熱加工性能乃至某些物理性能變壞。在某些特殊場合下夾雜物也能起到好的作用。夾雜物對強度的影響：當夾雜物顆粒比較大(10|Jm),特別是夾雜物含量較低時。明顯降低鋼的屈服強度,且同時降低鋼的抗拉強度;當夾雜物顆粒小到一定尺寸(V0.3Mm)時，鋼的屈服強度和抗拉強度都將提高。當鋼中彌散的小顆粒的夾雜物數(shù)量增加時。鋼的屈服強度和抗拉強度都有所提高，但延伸率有很小的下降。夾雜物對延伸性的影響：通常夾雜物對鋼材的縱向延伸性的影響不大，而對橫向延伸性的影響很顯著。橫向斷面收縮率隨夾雜物總量和帶狀夾雜物數(shù)量的增加而顯著降低，而帶狀夾雜物多為硫化物。夾雜物

6、對韌性的影響：隨硫化物夾雜數(shù)量和長度的增加，鋼材的縱向、橫向沖擊韌性、斷裂韌性都明顯下降。由于圓柱坯中夾雜物在截面上的分布極為不均，且硫化物夾雜多為帶狀，因此夾雜物明顯降低了管坯的韌性。夾雜物對切削性能的影響：球狀的硫化物夾雜能顯著提高鋼材的切削性能，且硫化物顆粒愈大，鋼材切削性愈好.AI2O3、Cr2O3、MnOAI2O3和鈣鋁酸鹽類氧化物夾雜在很大程度上降低了鋼材的切削性，但MnO-SiO2-AI2O3系和CaO-SiO2-AI2O3系中某些成分范圍內(nèi)的夾雜物卻能提高鋼材的切削性。夾雜物對疲勞性能的影響：夾雜物都使鋼材的抗疲勞性能下降，脆性夾雜比塑性夾雜的影響更大，外來大型氧化物夾雜更明顯

7、。夾雜物對抗腐蝕性能的影響：硫化物和硫化物復合的某些氧化物夾雜物是鋼材造成腐蝕的根源，復合夾雜物的影響更大，而單獨的氧化物夾雜不會造成點蝕現(xiàn)象。夾雜物對表面光潔度的影響：夾雜物都使鋼的表面光潔度下降，氧化物夾雜是最主要的，鋼的表面光潔度隨夾雜物數(shù)量的增加而下降，夾雜物的本性影響不是很大。夾雜物對焊接性能的影響：硫化物夾雜和大型氧化物夾雜都使鋼材的焊接性能下降。C夾雜物的來源按鋼的冶煉流程，在以下各個環(huán)節(jié)都有可能引起鑄坯產(chǎn)生夾雜物轉(zhuǎn)爐出鋼下渣擋渣出鋼效果相對較差，出鋼時帶入鋼包中的爐渣較多，再加上使用過的鋼包有的不太干凈，出鋼時很多剩渣夾裹在鋼水中，污染了鋼水。有的爐次吹氣精煉不好，直接澆注，脫

8、氧產(chǎn)物及鋼水中懸浮的爐渣不能充分上浮，也造成鋼水的污染。鋼包、中間包包襯侵蝕物在生產(chǎn)過程中如果鋼包包襯侵蝕物進入鋼水,尤其是LF精煉爐升溫時對鋼包上部打結(jié)料的侵蝕嚴重，會造成包襯侵蝕污染鋼水。大量的中間包填充料(粘土磚粉)和絕熱板殘塊進入鋼水也會造成污染，而被中間包填充料污染的鋼水極易通過浸入式水口進入結(jié)晶器，所形成的夾雜物的尺寸也是最大的，對鋼板性能的破壞亦最明顯。另外，澆注后期涂料侵蝕透后，中間包打結(jié)料侵蝕進入鋼水也造成污染。鋼水二次氧化鋼水由大包到中蜘包應采用全程密封保護，但在實際使用中，上部鋼流往往暴露與空氣中造成二次氧化。還有澆注過程中用氧氣燒高壓保護箱內(nèi)壁上的鋼瘤等時形成的氧化物極

9、易進入結(jié)晶器凝入坯殼。中間包污染澆注過程中，上下爐鋼水連接時，往往由于生產(chǎn)組織或其它方面的原因，造成連接不好，下爐鋼水不能及時再澆，中間包液面過低，上層的渣子隨水口渦旋進入結(jié)晶器。中間包不干凈，雜物及耐火材料碎塊也污染鋼水。結(jié)晶器液面波動如果中間包塞棒開閉和拉速調(diào)整是由人工控制，結(jié)晶器有時液面波動較大，并且前一時期浸入式水口側(cè)孔角度偏小，插入深度經(jīng)常變化以改變水口渣線的位置，都加劇了結(jié)晶器液面的波動，保護渣被鋼流沖至水口到側(cè)弧板1/2的位置聚集，并被鋼流卷入鋼水中，而結(jié)晶器面上下波動最易造成鑄坯彎月面處初生坯殼皮下裹渣。三、儀器與設備金相顯微鏡是利用光線的反射將不透明物體（如金屬、巖石、塑料等

10、）放大后進行觀察的。金相顯微鏡主要利用放大鏡的原理，但是一般放大鏡的倍數(shù)在2.525倍之間，若要進一步提高放大倍數(shù)，將會由于透鏡焦距縮短使其表面曲率過分增大，而使所形成的影象模糊不清，所以為了得到高倍放大而又清晰的影象，就得采用多個透鏡組成的顯微鏡。金相顯微鏡的構(gòu)造金相顯微鏡的種類和型式很多，最常見的有臺式、立式和臥式金相顯微鏡三大類。金相顯微鏡的構(gòu)造通常由光學系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和機械系統(tǒng)三大部分組成，有時顯微鏡還附設有照相攝影裝置。（1）光學系統(tǒng)如圖所示，由燈泡1發(fā)出一束光線，經(jīng)聚光透鏡2的會聚和反光鏡8的反射，將光線聚集在孔徑光欄9上，之后經(jīng)過聚光鏡3，再度將光聚集在物鏡的后焦面上，最后光線通

11、過物鏡使試樣表面得到充分均勻的照明，從試樣反射回來的光線再經(jīng)過物鏡組6、輔助透鏡5、半反射鏡4、輔助透鏡11以及棱鏡12和棱鏡13等造成一個被觀察物體的倒立的放大的實像，該像再經(jīng)過目鏡14和15的兩次放大，觀察者就能在目鏡視場中觀看到最后被放大的像。11612斗031514翩是儀器的主要組成部分，在底座內(nèi)有一低壓（68V,15W）燈泡，由變壓器降壓供電，靠次級電壓調(diào)節(jié)改變亮度。此外再通過聚光鏡、孔徑光欄、視場光欄以及反光鏡的一系列的透鏡作用和配合，使試樣表面獲得充分均勻的照明。3）機械系統(tǒng)金相顯微鏡的機械系統(tǒng)主要有顯微鏡的調(diào)焦裝置和載物臺。在顯微鏡鏡體兩側(cè)有粗調(diào)和微調(diào)調(diào)焦手輪通過內(nèi)部齒輪傳動，使支撐載物臺的彎臂作上下運動。載物臺用于放置金相試樣，與下面托盤之間有導架，可在水平面的一定范圍內(nèi)十字定向運動，以改變試樣的觀察部位。實驗步驟細磨：用由粗到細的各號金相砂紙。以消除粗磨時留下的磨痕，以得到平整而光滑的磨面，并為下一步的拋光做準備。拋光：機械拋光-拋光布、拋光液?？繕O細的拋光粉對磨面的機械作用來消除磨痕而使其成為光滑的鏡面。侵蝕：化學浸蝕法-是將拋光好的試樣磨面在化學浸蝕劑中。鋼鐵材料最常用的侵蝕劑為3