以鋼中所含的氧化物為主的非金屬夾雜物是鋼成型時(shí)發(fā)生裂紋和產(chǎn)生疲勞斷裂的起因，它會(huì)導(dǎo)致鋼的成型性和疲勞壽命變差，同時(shí)它還是導(dǎo)致軋制時(shí)發(fā)生線狀缺陷的原因等，因此對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。近年來(lái)，隨著氧濃度降至極限、鋼中夾雜物含量減少的高潔凈鋼的發(fā)展，夾雜物的粒度隨夾雜物含量的減少而變細(xì)，因此采用以往的檢測(cè)方法已難以對(duì)夾雜物進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。人們正在尋求一種能有效捕捉存在量很少的大夾雜物的方法，日本研究開(kāi)發(fā)了與之相應(yīng)的評(píng)價(jià)技術(shù)。
1 化學(xué)分離萃取法和粒度分布測(cè)定法
采用化學(xué)方法從基質(zhì)中將夾雜物萃取和分離的方法是獲得夾雜的量和平均組成的唯一方法，具有很高的代表性，可以說(shuō)它將成為驗(yàn)證各種夾雜物評(píng)價(jià)法妥當(dāng)性的標(biāo)準(zhǔn)。另外，還研究了在非水有機(jī)溶劑電解液中添加Ba，防止化學(xué)性能不穩(wěn)定的氧化物系夾雜物發(fā)生溶解損失的方法。
作為萃取分離的夾雜物粒度分布測(cè)定方法，有超聲波分級(jí)法。利用超聲波分級(jí)法把采用酸性溶解法由超低碳鋼中萃取的氧化鋁用過(guò)濾器分成2部分，然后以水或甲醇作為彌散劑，采用離心式沉降光穿透法對(duì)過(guò)濾液中的氧化鋁進(jìn)行了測(cè)定，由此能準(zhǔn)確測(cè)定出超微米夾雜物的粒度分布。采用離心式沉降光穿透法可測(cè)定的粒度范圍為0.01~5，但其缺點(diǎn)是對(duì)大夾雜物進(jìn)行檢測(cè)的能力低。對(duì)此，采用光衍射散射法能測(cè)定出200的夾雜物。采用光衍射散射法推測(cè)的10以上的夾雜物的出現(xiàn)頻率和軸承鋼L10壽命之間存在著相互關(guān)系。
2 顯微鏡觀察法
(1)極值統(tǒng)計(jì)法
極值統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)各視野中觀測(cè)的最大夾雜物直徑進(jìn)行解析的方法，對(duì)此研究了另一種預(yù)測(cè)最大夾雜物直徑的方法，它是根據(jù)超過(guò)某種粒度(例如3)以上的夾雜物粒度分布進(jìn)行計(jì)算，由此對(duì)最大夾雜物直徑進(jìn)行預(yù)測(cè)的。
(2)采用圖像處理法的形狀解析
作為根據(jù)圖像解析對(duì)夾雜物的大小和形狀進(jìn)行定量的方法，提出了兩種方法：一種是把用光學(xué)顯微鏡和SEM捕捉到的夾雜物圖像的投影面積和外圍長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定后，由此求出夾雜物的相對(duì)直徑和正圓度；另一種是根據(jù)夾雜物的投影面積、長(zhǎng)度直徑和外圍長(zhǎng)度，在對(duì)表示夾雜物的大小指數(shù)和復(fù)雜性指數(shù)進(jìn)行定義后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。
(3)超聲波法
采用超聲波法時(shí)觀測(cè)所用的試樣重量達(dá)到數(shù)10g，因此從統(tǒng)計(jì)上來(lái)看，所得的數(shù)據(jù)具有很高的代表性，即使是出現(xiàn)頻率低的大夾雜物，也能被有效檢測(cè)出。
(4)火花放電發(fā)光法
火花放電發(fā)光分析法作為成分的快速定量法主要用于鋼鐵生產(chǎn)工序的管理分析。采用火花放電發(fā)光分析時(shí)，每次分析的測(cè)定區(qū)域一般為5~8mm，分析深度為10~50，質(zhì)量在5mg以下。因此，它對(duì)存在幾率低的粗顆粒的檢測(cè)能力并不高。但是，在分析的簡(jiǎn)便性和快速性方面，它是其它夾雜物評(píng)價(jià)方法所不可比擬的。今后為提高定量性能還應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)。
(5)熔融萃取法
熔融萃取法是在高真空下的水冷銅制坩堝內(nèi)將電子束照射到試樣使其熔融。此時(shí)，試樣中的夾雜物會(huì)上浮到熔融體的上部表面，形成夾雜物聚集區(qū)域。在凝固、冷卻后，采用SEM-EDX等對(duì)夾雜物聚集區(qū)域進(jìn)行分析，由此可以對(duì)夾雜物的量、化學(xué)組成和粒度進(jìn)行評(píng)價(jià)。熔化裝置采用的是可連續(xù)熔化的裝置，它是在真空下對(duì)150~200個(gè)1~10g的試樣進(jìn)行熔化。
(6)利用氧分析法來(lái)分析氧化物系夾雜物
氧分析法就是使用石墨坩堝在惰性氣流中熔化試樣時(shí)，采用紅外線吸收法對(duì)還原反應(yīng)產(chǎn)生的CO進(jìn)行定量的方法。只要適當(dāng)調(diào)整升溫速度，各種氧化物就會(huì)按照其熱力學(xué)特性并按順序進(jìn)行還原。但是，它們的還原溫度受試樣基質(zhì)的影響很大。
(7)利用激光的分析方法
該法用惰性氣流把聚焦的脈沖激光照射到試樣后發(fā)生的微粒子輸入ICP進(jìn)行質(zhì)量分析，它一面在試樣上進(jìn)行激光掃描，一面記錄構(gòu)成夾雜物元素信號(hào)強(qiáng)度時(shí)所觀測(cè)信號(hào)強(qiáng)度的峰值，該峰值可以看作是檢測(cè)夾雜物時(shí)產(chǎn)生的，通過(guò)峰值面積總和該元素insol含量的比較可知，兩者之間存在著良好的相互關(guān)系。另外，還能對(duì)復(fù)合氧化物的組成進(jìn)行特別規(guī)定。各峰值強(qiáng)度反映了各夾雜物的粒度，還能對(duì)粒分布進(jìn)行測(cè)定。
(8)鋼水中夾雜物的直接檢測(cè)
鋼水中夾雜物的直接檢測(cè)法是把設(shè)有測(cè)流孔的探測(cè)器浸漬在鋼水中，在非金屬夾雜物從該測(cè)流孔通過(guò)時(shí)檢測(cè)出電阻的變化。當(dāng)非金屬夾雜物從測(cè)流孔通過(guò)時(shí)，測(cè)流孔的有效斷面積會(huì)根據(jù)夾雜物的粒度發(fā)生變化，由于保持了一定的電流，因此當(dāng)電壓上升時(shí)就能檢測(cè)出峰值。峰值的高度和夾雜物的粒度具有一定的關(guān)系，由此可以獲得夾雜物粒度的數(shù)據(jù)資料。
——本文摘自《中國(guó)金屬制品網(wǎng)》
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