不銹鋼鋼絲概述

　　隨著現代工程技術的發展，對鋼的綜合性能要求也日趨嚴格，相應地對鋼的 材質要求越來越高。非金屬夾雜物作為獨立相存在于鋼中，破壞了鋼基體的連續 性，加大了鋼中組織的不均勻性，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，對鋼的強度、延伸性、韌性、切削性、抗腐 蝕性能、表面光潔度、焊接性能等各方面的性能有著直接的影響 例如，非金屬 夾雜物導致應力集中，引起疲勞斷裂；數量多且分布不均勻的夾雜物會明顯降低 鋼的塑性、韌性、焊接性以及耐腐蝕性；鋼中呈網狀存在的硫化物會造成熱脆 性。圖3-14所示為夾雜物掃描電鏡下的形貌舉例。

　　夾雜物對鋼的性能影響的具體程度決定于一系列因素，比如夾雜物的數量、 顆粒大小、形態及分布等。常見的對夾雜物的分類主要從來源、成分、變形性能 和尺寸大小四個方面進行。
　　(1)按來源分類可以分為內生夾雜物和外來夾雜物兩類。
內生夾雜物：鋼在冶煉過程中，脫氧反應會產生氧化物和硅酸鹽等產物，若 在鋼液凝固前未浮出，將留在鋼中。溶解在鋼液中的氧、硫、氮等雜質元素在降 溫和凝固時，由于溶解度的降低，與其他元素結合以化合物形式從液相或固溶體 中析岀，最后留在鋼錠中，它是金屬在熔煉過程中，各種物理化學反應形成的夾 雜物。內生夾雜物分布比較均勻，顆粒也較小，正確的操作和合理的工藝措施可 以減少其數量和改變其成分、大小和分布情況，但一般來說是不可避免的。
外來夾雜物：鋼在冶煉和澆注過程中懸浮在鋼液表面的爐渣，或由煉鋼爐、 出鋼槽和鋼包等內壁剝落的耐火材料或其他夾雜物在鋼液凝固前未及時清除而留 于鋼中。它是金屬在熔煉過程中與外界物質接觸發生作用產生的夾雜物。如爐料 表面的砂土和爐襯等與金屬液作用，形成熔渣而滯留在金屬中，其中也包括加入 的熔劑。這類夾雜物一般的特征是外形不規則，尺寸比較大，分布也沒有規律, 稱為粗夾雜。這類夾雜物通過正確的操作是可以避免的。
　�。�2）按夾雜物的化學成分可以分為氧化物系、硫化物系和氮化物三類。
氧化物系夾雜：簡單氧化物有FeO、Fe203 . Mn（）、SiO?、Al2 03 , MgO和 C&O等。在鑄鋼中，當用硅鐵或鋁進行脫氧時，夾雜比較常見。在鋼中常常以 球形聚集呈顆粒狀成串分布。復雜氧化物，包括尖晶石類夾雜物和各種鈣的鋁酸 鹽等，以及鈣的鋁酸鹽。硅酸鹽夾雜也屬于復雜氧化物夾雜，這類夾雜物有 2FeO ? SiO2 （鐵硅酸鹽）、2MnO ? SiO2 （鎰硅酸鹽）和CaO ? SiO2 （鈣硅鹽） 等。這類夾雜物在鋼的凝固過程中，由于冷卻速度較快，某些液態的硅酸鹽來不 及結晶，其全部或部分以玻璃態的形式保存于鋼中。
硫化物系夾雜：主要是FeS、MnS和CaS等。由于低熔點的FeS易形成熱脆, 所以一般均要求鋼中要含有一定量的鎰，使硫與鎰形成熔點較高的MnS而消除 FeS的危害。因此鋼中硫化物夾雜主要是MnS。鑄態鋼中硫化物夾雜的形態通常 分為三類：1）形態為球形，這種夾雜物通常出現在用硅鐵脫氧不完全的鋼中； 2）在光學顯微鏡下觀察呈鏈狀的極細的針狀夾雜；3）呈塊狀，外形不規則， 在過量鋁脫氧時出現。
　　氮化物夾雜：當鋼中加入與氮親和力較大的元素時形成A1N、TiN、ZrN和 VN等氮化物。在出鋼和澆鑄過程中鋼液與空氣接觸，氮化物的數量顯著增加。
　�。�3）按夾雜物的變形性能，即當鋼進行熱加工時夾雜物是否也變形，把夾 雜物分為三類。
脆性夾雜：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AI2O3、*2。3等，它們屬于高熔點的夾雜物。
塑性夾雜：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Si。?含量較低（40%~60%）的鐵、鎰硅酸鹽。
球狀（或點狀）不變形夾雜：Si。?及Si。含量高于70%的硅酸鹽。
　�。�4）按夾雜物的尺寸大小分類，可分為三類。
大型：尺寸大于100|jini；
中型：也稱顯微型，尺寸為l~100|xm；
小型：也稱超顯微型，尺寸小于100卬m。
　　夾雜物對鋼的性能影響的具體程度決定于一系列因素。在考慮鋼中夾雜物對 鋼的性能影響的時候，應當注意夾雜物的數量、顆粒大小、形態及分布，不同夾 雜物與鋼基體的連接能力的大小，夾雜物的塑性和彈性系數的大小，以及熱膨脹 系數、熔點、硬度等幾何、化學和物理學方面的因素。
　　(1)夾雜物對強度的影響。當夾雜物顆粒比較大(>10|JLm),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(<0.3am)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量增加時。鋼的屈服強度和抗拉強度都有所提高，但伸長率 有很小的下降。
　　(2)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量 的增加而顯著降低，而帶狀夾雜物多為硫化物。
　　(3)夾雜物對韌性的影響。隨硫化物夾雜數量和長度的增加，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。
　　(4)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，且硫化物顆粒越大，鋼材切削性越好。A12O3, *2()3、MnO - A12O3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-Al2O3系和 CaO-SiO2-Al2O3系中某些成分范圍內的夾雜物卻能提高鋼材的切削性。
　　(5)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。鋼中非金屬夾雜物對 疲勞性能的影響一方面取決于夾雜物的類型、數量、尺寸、形狀和分布，另一方 面，受到鋼的基體組織和性質制約，與基體結合力弱的尺寸大的脆性夾雜物和球 狀不變形夾雜物的危害最大。而且，鋼的強度水平越高，夾雜物對疲勞極限的有 害影響也越顯著。
　　(6)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 成點蝕現象。
　　(7)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量的增加而下降，夾雜物的本性 影響不是很大。
　　(8)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。