夹杂物:特殊钢的非金属夹杂物—氧化物

特殊钢的非金属夹杂物—氧化物

氧化物主要由钢中的氧和脱氧剂作用而产生，也可从炉渣或炉衬进入钢中，它们由于来不及从熔融金属中排出而留于钢中。降低钢中氧含量可以减少不希望出现的大颗粒氧化物夹杂出现的可能性。最先进的炼钢工艺可以按不同钢种要求，将氧含量控制在30×10^-4%左右。

（1）氧化铝夹杂物

在用铝脱氧的镇静钢中，绝大部分夹杂物是坚硬、不变形的细小固体颗粒—氧化铝，也称刚玉。因它表面张力大，不为钢液所润湿，易于上浮，那些没有来得及从钢液分离出来的氧化铝颗粒将在钢中聚集成链状夹杂，对钢的质量产生不良影响。

氧化铝的物理性质：熔点2050℃；密度3.96g/cm³。氧化铝的熔点很高，可作为其他夹杂物的析出核心，有时发现氧化铝存在于硫化物或硅酸盐夹杂物之中。

目前已观察到Cr₂O₃能以固溶体的形式较大量地溶于Al₂O₃中。

Al₂O₃在热加工过程中不变形而沿加工变形方向呈颗粒带状分布，有时数条并列。过多的Al₂O₃会使钢的疲劳强度和其他力学性能下降。钢断口上的Al₂O₃形态及分布见图1。

图1 a

图1  b

图1  c

图1  d

图1  e

图1  f

（2）SiO₂夹杂物

除了Al₂O₃氧化物夹杂外，在钢中还有硅脱氧产物SiO₂，也称石英，其物理性质为：熔点1723℃；密度2.23g/cm³。钢中SiO₂夹杂物见图2。

图2  a

图2  b

图2  c

图2  d

（3）MnO夹杂物

MnO，也称方锰矿，其物理性质为：熔点1850℃；密度5.365g/cm³。

（4）Cr₂O₃,FeO·Cr₂O₃夹杂物

钢中的氧化物还有铬的氧化物Cr₂O₃，熔点：2265℃，密度：5.215g/cm³；FeO·Cr₂O₃，铬铁矿，熔点：1850℃，密度：5.1g/cm³。

（5）锰铁混合氧化物夹杂

锰铁混合氧化物（Mn,Fe）O或Fe·MnO，是氧化亚铁和氧化亚锰的固溶体。钢中Fe·MnO夹杂物见图3、图4，FeO夹杂物见图5。

图3

图4  a

图4  b

图4  c

图4  d

图5 a

图5  b

（6）其他氧化物夹杂

钢中的氧化物夹杂还有钙铁复合氧化物CaO·Fe₂O₃、铝酸铁FeO·Al₂O₃、钒铁矿FeO·V₂O₃、钛铁矿FeO·TiO₂；

用铝和稀土混合脱氧，将生成Ce₂O₃稀土氧化物和稀土硫化物。