非金屬夾雜物主要是指原材料帶來的硫化物、氧化物和硅酸鹽等。通常經(jīng)過加熱、冷卻熱處理后仍不能消失。其形成：在冶煉澆注過程中由化學(xué)反應(yīng)形成的夾雜物及在金屬熔煉和澆注時(shí)耐火材料或沙子等外來夾雜物落入鋼錠而形成。

二次煉鋼技術(shù)的充分使用已使重要的大型鍛件用鋼的純凈度產(chǎn)生了飛躍的進(jìn)步。與之相應(yīng)的鑄錠技術(shù)和措施也已取得了較大的發(fā)展和廣泛地應(yīng)用。這些成就解決了重要大鍛件用大型鋼錠中的氣體.夾雜物和偏析問題。它代表了當(dāng)代大型鍛件的質(zhì)量水平。

然而，由于二次煉鋼技術(shù)與鑄錠技術(shù)的高成本的限制,不可能全部覆薑普通大鍛件的生產(chǎn)中。再者,制造廠家力圖用簡(jiǎn)單、恰當(dāng)?shù)毓に嚪椒ㄉa(chǎn)出符合技術(shù)要求的大鍛件,這樣在普通大鍛件生產(chǎn)中,對(duì)上述影響鍛件質(zhì)量的問題,仍具有普遍意義。

關(guān)于鋼中夾雜物的生成和去除以及它在鍛壓、熱處理過程中的變化,對(duì)鍛件性能的影響等問題;已經(jīng)在第一節(jié)中進(jìn)行了討論，這里著重討論鋼錠中的夾雜物。

鋼液經(jīng)過出鋼注入鋼包中以及隨后澆注到鋼錠模中,其中非金屬夾雜物根據(jù)斯托克斯定律不斷的上浮。但是，由于出鋼和澆往時(shí)鋼液的攪動(dòng),對(duì)耐火材料的浸蝕和鋼液的二次氧化過程，鋼液中夾雜物又不斷增加。實(shí)際上鋼液中非金屬夾雜物的變化不大。

因之要求鋼液在鋼包中必須有足夠長(zhǎng)的靜置時(shí)間，以促使較大尺寸的夾雜物上浮，對(duì)減少夾雜物是有利的。

氧化鋁夾雜和一部分硅酸鹽類夾雜在鋼液凝固以前,是以固體顆粒的形式懸浮于鋼液中。而硫化物夾雜和一部分硅酸鹽夾雜是在鋼液的凝固過程中不斷析出的。凝固中由于鋼錠模壁冷卻產(chǎn)生攪動(dòng)等的影響,懇浮于鋼液中的氧化物等難熔夾雜物在鋼錠中的分布是不均勻的。而硫化物夾雜則主要決定于偏析過程,在正偏析區(qū)富集更多的硫化物,越向鋼錠中心和越接近冒口,硫化物夾雜的含量越高。說明了SiO2和Al2O3在鋼錠中分布的情況。

上述是夾雜物在鋼錠中的一般情況。而目前在普通大鍛件用大型鋼錠的生產(chǎn)中，時(shí)而發(fā)現(xiàn)有粗大、密集的夾雜物。其大小往往達(dá)到幾毫米,現(xiàn)在它完全可以用超聲波探傷的方法檢測(cè)出來。

粗大的夾雜物具有最大的危害性。根據(jù)斷裂力學(xué)的概念,當(dāng)夾雜物的尺寸超過某-臨界尺寸時(shí),作為現(xiàn)成裂縫可能在應(yīng)力作用下,使鍛件疲勞斷裂。較小的夾雜物單個(gè)存在時(shí)，危害性不大。但是當(dāng)成鏈狀或團(tuán)狀的密集狀態(tài)時(shí),則危害性大大增加。所以,在大鍛件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)粗大夾雜物和密集夾雜物都作了嚴(yán)格的限制。

這些租大的夾雜物主要是氧化物類夾雜,其成分除含有大量的SiO2和Al2O以及MnO、FeO以外,還發(fā)現(xiàn)有CaO和MgO.后者的存在,證明了這些夾雜物是耐火材料被浸蝕而混入鋼液的結(jié)果。

資料]研究分析了大氣澆注的39個(gè)45.7t到87t鋼錠的30CrMoV鋼中大型鍛件的三種粗大堆積夾雜物:粘連片狀?yuàn)A雜堆聚粗顆粒夾雜和大塊硅酸鹽夾雜。它們的存在是引起鍛件探傷致廢的主要原因。

粘連片狀?yuàn)A 雜,其組成是以鋁的氧化物為主，含有- -些SiO2和MnO,可見到硅酸鹽顆粒與鋁酸鹽顆粒粘連混雜.Al2O,是脫氧過程以固態(tài)直接從鋼液中緒晶出來。當(dāng)它上浮時(shí)和由鋼液氧化形成的硅酸鹽薄膜在表面相結(jié)合,受鋼流攪動(dòng)而又推入鋼內(nèi)，在鋼液中形成粘連片狀。鍛件檢驗(yàn)中可發(fā)現(xiàn)不同程度的缺陷。

堆聚顆粒夾雜:其組成是Al2O2為主的夾雜物,形態(tài)呈規(guī)則的樓角形結(jié)晶。另外有高透明的玻璃質(zhì),它是含有SiO2的硅酸鹽。其中CaO、Na2O的含量也較多。它是在高溫鋼液流動(dòng)性良好的條件下產(chǎn)生的,故以顆粒狀存在于鋼中。探傷發(fā)現(xiàn)當(dāng)量尺寸約在B2~4mm范圍內(nèi)。

大塊硅酸鹽夾雜:其組成含有CaO20%~40%、較多的Na2O、較少的Al2Os、SiO2和MaO,表明大塊硅酸鹽來自飄浮在鋼從模鋼液表面的渣液,鍛件探傷可發(fā)現(xiàn)不同程度的缺陷。

這些粗大夾雜物的堆聚,尤其在鋼錠水口端的堆聚,除了結(jié)晶下沉或級(jí)凝富檠是凝固過程中的普遍規(guī)律,此外還有鋼流或下落的硬殼將夾雜物帶入底部所形成。

資料[104]認(rèn)為鑄錠工藝的改善是防止形成鋼中粗大夾雜物的關(guān)鍵,如:防止鋼液的二次氧化措施;研究改變粉渣的組成、加入方法;冒口發(fā)熱劑的選擇與應(yīng)用;防止表面浮渣混入等。