钢中非金属夹杂物分析可行性研究报告分析可行夹钢夹.doc

钢中非金属夹杂物分析可行性研究报告
概要
钢中非金属夹杂物的来源
钢铁冶炼是一个非常复杂的物理化学过程。随着冶炼技术的不断进步,钢的品质得到不断提升。但是,不管采用何种先进的冶炼技术,钢中总还是不可避免地存在或多或少的非金属夹杂物,其来源大致为以下几方面:
脱氧、脱硫产物,特别是一些比重大的产物没有来得及排除。
随着钢液温度的降低,S、O、N等杂质元素的溶解度下降,于是这些不溶解的杂质元素就呈非金属化合物在钢中沉淀。
带入钢液中的炉渣或耐火材料。
钢铁被大气氧化所形成的氧化物。
通常将前两类夹杂物称为内生夹杂物,后两类夹杂物称为外来夹杂物。
内生夹杂物的类型和组成取决于冶炼的脱氧工艺和钢的成分,尤其是与S、O、N亲和力强的元素含量,如Al、B、Mn、稀土、Ca等。而与S、O、N亲和力弱的元素,如Ni、Co等,即使它们含量变化很大,对夹杂物也不产生明显影响。
外来夹杂物系偶然生成,通常颗粒大,呈多角形,为成分复杂的化合物,分布也没有规律。在钢中的含量通常只占夹杂物总量的很小一部分,而且往往是难以确定的。
夹杂物对钢性能的影响
钢中非金属夹杂物的存在通常被认为是有害的。主要表现对钢的强度、延性、韧性、疲劳等诸方面的影响。所以冶炼中应采取各种技术措施,尽可能降低其含量,并科学地调节夹杂物的类型、分布、形态等,使其对钢的性能的影响降低到最低限度。
夹杂物类别的影响
铝镇静钢在连铸时,高熔点的Al2O3夹杂物易粘在中间包的水口上面影响浇铸,可通过改变脱氧工艺使钢液中固态的Al2O3夹杂物变为液态的铝酸钙,就可以避免夹杂物在水口上面的粘结。
夹杂物颗粒大小及分布的影响
大而集中的夹杂物对钢的性能很有害,而分布弥散和细小颗粒的夹杂物,不仅其危害能消除,有时还有改善钢的性能的作用。例如在室温下,Al2O3颗粒超过1μm时,钢的屈服强度和抗张强度降低,,屈服强度和抗张强度都将提高。
钢液中有同等量的氧、硫含量时,对小型铸件,由于冷却速度快,夹杂物的颗粒小,分布均匀,对铸件的性能几乎不产生影响。然而对大型铸件,由于冷却速度慢,夹杂物产生偏
析,颗粒粗大,对铸件的性能将会产生较大的影响。
③夹杂物形状的影响
硫化锰是钢中常见的夹杂物,在铸钢中如形成球状硫化锰,则钢体在热加工过程中不易变形,而且能减少各向异性,因而对钢件的机械性能危害很小。但如形成长条状、链状硫化锰,或形成共晶或沿晶界分布,钢铁在热加工时将产生热脆和裂纹,破坏了钢的基体连续性,因此对机械性能将会产生较大的影响。

钢中夹杂物的鉴定是一项复杂、烦琐而又费时费力的分析技术。它既需要对夹杂物进行定量分析,又需要在定量分析的基础上,对夹杂物的组成、结构、形态、分布等进行鉴定。目前国内外尚无一种仪器设备可以胜任,通常需要多种仪器设备和手段配合进行。
夹杂物的定量分析
夹杂物的定量分析目前仍采用古老的化学法,分为夹杂物的提取和测定两个阶段。
①夹杂物的提取
夹杂物的提取可采用酸溶法、置换法、卤素法、氯化法以及电化学法等。其中以电化学法(电解法)应用范围广泛,其缺点是提取时间长。
②夹杂物的测定
夹杂物的测定均采用纯化学分析方法,如重量法、容量法、光度法等。
夹杂物的测定是夹杂物