隨著(zhù)時(shí)代的進(jìn)步，對于材料的要求也越來(lái)越高。就金屬材料而言，提高鋼鐵的冶煉質(zhì)量，改善夾雜物大小、數量及分布，可以提高金屬材料的品質(zhì)。今天我們有幸采訪(fǎng)到鋼研納克失效分析中心的專(zhuān)家李云玲老師，一起聊一聊金屬夾雜物的話(huà)題。

鋼研納克失效分析中心李云玲 高級工程師

從事金屬材料微觀(guān)表征工作 10 余年，主要研究方向包括金屬構件失效分析、斷口分析、微觀(guān)表征技術(shù)等。獨立完成 400 余項材料失效分析案例。完成的典型項目有：某型號艦艇動(dòng)力系統部件失效原因分析、高鐵車(chē)輪裂紋原因分析、核電乏燃料池不銹鋼壁附著(zhù)物分析、國電逆流變部件失效原因分析、合成氨設備焊接裂紋分析等。大型失效分析項目的完成，為國防設備可靠性提供了技術(shù)支持，挽回了客戶(hù)大量經(jīng)濟損失，得到企業(yè)的多次好評。相關(guān)工作成果多次在全國鋼鐵材料掃描電鏡圖像競賽及金相比賽中獲獎，在國外 SCI、EI、中文核心等期刊上發(fā)表論文 20 余篇，參與起草修訂多個(gè)團體標準，如《鋼中夾雜物的自動(dòng)分類(lèi)和統計掃描電鏡能譜法》（T/CSTM 00346-2021）、《鋼中晶粒尺寸測定 高溫激光共聚焦顯微鏡法》（T/CSTM 00799-2023）、《材料實(shí)驗數據掃描電鏡圖片要求》（T/CSTM 00795-2022）等。

Q1

PHENOM

李老師您好，夾雜物對金屬材料的危害是什么呢？為什么要做金屬夾雜物分析呢？

李云玲老師

新時(shí)代發(fā)展對鋼材綜合性能要求日趨嚴格，鋼的質(zhì)量指標一般包括冶煉質(zhì)量指標（化學(xué)成分、非金屬夾雜物、晶粒度等）、性能質(zhì)量指標（力學(xué)性能、工藝性能焊接、淬透、冷彎等）。非金屬夾雜物危害：引起質(zhì)量缺陷，如裂紋、偏析；降低鋼材性能，如沖壓開(kāi)裂、疲勞斷裂。

Q2

PHENOM

那么李老師，這些金屬夾雜物是怎么產(chǎn)生的呢？

李云玲老師

這個(gè)鋼中夾雜物來(lái)源主要是兩種：

內生夾雜物：尺寸比較小，和OSN 的冶煉工藝是相關(guān)的，這類(lèi)是不可避免的，但是可以通過(guò)工藝的調控來(lái)改善分布。

外來(lái)夾雜物：比如來(lái)自爐渣，耐火料等，這種夾雜物尺寸大，分布無(wú)規律，但是通過(guò)提高冶煉工藝是可避免的。

Q3

李老師，那么對于夾雜物是怎么分類(lèi)的呢，標準是什么？

A：

李云玲老師

像金屬夾雜物的通用標準是 GB/T 10561，標準里對夾雜物進(jìn)行了明確的分類(lèi)：A類(lèi)（硫化物）、B類(lèi)（氧化鋁類(lèi)）、C類(lèi)（硅酸鹽類(lèi)）、D（球狀氧化物類(lèi)）、DS類(lèi)（單顆粒球狀類(lèi)），這些不同種類(lèi)的夾雜物形態(tài)各有特點(diǎn)，特征也有所不同。

Q4

PHENOM

那么這個(gè)夾雜物該怎么去檢測和分析呢？可以為我們分享一下常用的方法和儀器嗎？

李云玲老師

檢測方法呢，通常有兩種，一種是金相法，使用光學(xué)顯微鏡，通過(guò)顆粒的形態(tài)和顏色深淺，來(lái)判定夾雜物的種類(lèi)。

金相法僅能從形狀尺寸判斷夾雜物類(lèi)別，隨技術(shù)發(fā)展，當今越來(lái)越多使用電鏡法表征夾雜物，目前也有相關(guān)的標準：GB/T 30834-2022 鋼中非金屬夾雜物的評定和統計掃描電鏡法。

我們使用的這臺飛納電鏡的鋼鐵夾雜物系統 Phenom ParticleX Steel，是基于掃描電鏡的背散射電子探測器 + 能譜探測器來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化的分析和歸類(lèi)，不僅可以得到每個(gè)顆粒形態(tài)尺寸信息，還可根據化學(xué)成分進(jìn)行細分，對于復合夾雜物更有說(shuō)服力。

Q5

PHENOM

李老師，您覺(jué)得這個(gè)系統對您的幫助是什么？這個(gè)系統給出的結果和光學(xué)顯微鏡有什么區別？

李云玲老師

報告里包含的顆粒信息非常詳細，包括顆粒的尺寸大小，成分信息，并按照定義進(jìn)行分類(lèi)。還會(huì )給出可視化的圖表，不同尺寸/類(lèi)別顆粒的占比，比如數量密度，夾雜物指數等。這個(gè)系統可以顯示出每一個(gè)夾雜物的形態(tài)和成分信息等，并且能一鍵回溯這個(gè)顆粒。結合三元相圖，還可以進(jìn)行工藝的優(yōu)化和改進(jìn)。非常方便快捷。

Phenom ParticeX 可以導出詳細的數據報告