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非金属夹杂物

非金属夹杂物，是在炼钢过程中，少量炉渣、耐火料材及冶炼中反应产物进入钢液而形成的。
钢中非金属夹杂物是指钢中不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐和氮化物。它们是钢在冶炼过程中由于脱氧剂的加入形成氧化物、硅酸盐和钢在凝固过程中由于某些元素溶解度下降而形成的硫化物、氮化物，这些夹杂物来不及排出而留在钢中。外来夹杂物是炉渣或耐火材料或其它夹杂在钢液凝固过程中未及时浮出而残留于钢中。它们常作为衡量钢质量的重要指标，其类型、组成、形态、含量、尺寸、分布等各种状态因素都对钢性能产生影响。
随着近代精炼技术的发展，夹杂物在钢中的含量虽然极微，但对钢的性能却具有不可忽视的影响，非金属夹杂物在钢中破坏了金属基体的连续性，致使材料的塑性、韧性降低和疲劳性能降低，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。钢中夹杂物对钢性能的影响主要在对钢韧性的危害，而且危害程度随钢的强度增高而增加。然而其中夹杂物的数量及分布形态是影响钢材质量的重要指标之一。
钢中非金属夹杂物的来源主要来源有内生夹杂和外来夹杂两部分组成。
内生夹杂物
钢铁的冶炼实质是液态金属的氧化一还原反应。由于金属在高温液体状态下对氧和其它气体的溶解量远远大于凝固状态，因此在炼钢的后期必须设法将过剩的氧尽量从钢液中排除出去，因此在炼钢的后期必须设法将过剩的氧尽量从钢液中排除出去。排除的方法：在电炉炼钢中主要是靠含氧低的炉渣，使氧从钢液中扩散到渣中去，另外向钢液中加入对氧亲和力较强的脱氧元素，这样在钢液中就发生了脱氧反应，并生成了夹杂物。
外来夹杂物
该夹杂是指由渣、耐火材料或与钢液相接触的其它材料机械结合所形成的夹杂物。钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁剥落的耐火材料或其他夹杂物在钢液凝固前未及时清除而留于钢中。它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物。如炉料表面的砂土和炉衬等与金属液作用, 形成熔渣而滞留在金属中, 其中也包括加入的熔剂。这类夹杂物一般的特征是外形不规则, 尺寸比较大, 分布也没有规律, 又称为粗夹杂。这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。
按化学成分类
氧化物系夹杂
简单氧化物有Fe2O3，SiO2 ，Al2O3，和Cu2O 等。在铸钢中, 当用硅铁或铝进行脱氧时，SiO2 和Al2O3 夹杂比较常见。A l2O3 在钢中常常以球形聚集呈颗粒状成串分布。复杂氧化物，包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等,以及钙的铝酸盐。硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂，这类夹杂物有2FeO • SiO2 等。这类夹杂物在钢的凝固过程中，由于冷却速度较快，某些液态的硅酸盐来不及结晶，其全部或部分以玻璃态的形式保存于钢中。
硫化物系夹杂
主要是FeS, MnS 和CaS 等。由于低熔点的FeS 易形成热脆，所以一般均要求钢中要含有一定量的锰，使硫与锰形成熔点较高的MnS 而消除FeS 的危害。因此钢中硫化物夹杂主要是MnS。
铸态钢中硫化物夹杂的形态通常分为三类：
① 形态为球形，这种夹杂物通常出在用硅铁脱氧或脱氧不完全的钢中；
② 在光学显微镜下观察呈链状的极细的针状夹杂；
③ 呈块状，外形不规则，在过量铝脱氧时出现。
氮化物夹杂
当钢中加入与氮亲和力较大的元素时形成AlN，ZrN等氮化物。在出钢和浇铸过程中钢液与空气接触，氮化物的数量是会显著增加的。
按不同形态分类
由于不同夹杂物在加热温度下具有不同的塑性，所以加工变形后钢材中的夹杂物将呈现不同的形态，依此可将夹杂物区分成三类：塑性夹杂、脆性夹杂及不变形夹杂。
塑性夹杂
塑性夹杂在热加工过程中，是沿着热加工方向延伸成条带状。在FeS、MnS 以及SiO2 含量较低的时候，低熔点的硅酸盐夹杂就属于这一类夹杂。
脆性夹杂
脆性夹杂在热加工的过程中是不发生变形的，但它却是沿着热加工方向破裂成串。Al2O3和尖晶石型复合氧化物，以及钒、钛、锆的氮化物等一些高熔点高硬度的夹杂物，就是属于这一类夹杂。
不变形夹杂
不变形夹杂在热加工的过程中，是保持原来本身的球点状不变。含SiO2 较高的硅酸盐、钙的铝酸盐以及高熔点的硫化物等，都是属于这一类夹杂。