[科普中国]-疏铁性夹杂物

疏铁性夹杂物是指容易和钢液分离的夹杂物。铝脱氧钢中含铝量较高，脱氧生成物为Al2O3。Al2O3熔点很高，在炼钢温度下为固态，不可能凝并成大的液滴。但Al2O3和钢的界面张力大，容易和钢液分离，称为疏铁性夹杂物。

简介疏铁性夹杂物是指容易和钢液分离的夹杂物。铝脱氧钢中含铝量较高，脱氧生成物为Al2O3。Al2O3熔点很高，在炼钢温度下为固态，不可能凝并成大的液滴。但Al2O3和钢的界面张力大，容易和钢液分离，称为疏铁性夹杂物。

固态的Al2O3颗粒在界面张力作用下能聚集在一起，在高温下烧结成珊瑚状的“簇”。初生的Al2O3夹杂大部分从钢液内上浮而去除。随着钢液温度降低和凝固，以及钢液和硅酸盐耐火材料相互作用，可重新生成Al2O3夹杂，有的Al2O3晶体附着在硅酸盐物质上面。Al2O3的矿物名称为刚玉，硬度很大。Al2O3夹杂是硬面脆的夹杂物，轧钢时碎裂成带棱角的小颗粒，能把金属基体划伤，产生微裂纹和应力集中，损害钢的力学性能1。

氧化物夹杂氧化物是最常见的夹杂，其种类也比较多。通常将氧化物夹杂归纳成以下4类：

(1)简单氧化物，如FeO、Fe3O4、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3、Cr2O3，以及(Mn、Fe)O面溶体；

(2)硅酸盐；

(3)尖晶石类夹杂；

(4)钙铝酸盐。

其中具代表性的重要夹杂物有氧化铝、硅酸盐、尖晶石和钙铝酸盐2。

硅酸盐硅酸盐夹杂物种类很多。单相的硅酸盐如硅酸铁、硅酸锰由硅、锰脱氧生成，沸腾钢或半镇静钢中可见到这类夹杂。单相的硅酸盐夹杂一般成为玻璃质，以小球体出现。SiO2夹杂物也可成为玻璃质的小球体。在偏振光下观察它们时有明显黑十字出现。有的也可能以矿物形态出现。多种元素脱氧可生成各种复杂硅酸盐夹杂，它们可能成为玻璃质，也可能成为组合起来的晶体。外来夹杂多为复相硅酸盐。硅酸盐因成分各异，其性质差别也很大。玻璃质的硅酸盐可以在高温下受玉变形延伸2。

尖晶石尖晶石是一个二价氧化物BO和一个三价氧化物A2O3形成的化合物BO·A2O3。尖晶石为立方晶体，质脆，钢时不变形而被破碎。各种尖晶石可以成为固溶体，可能沉淀在硅酸盐夹杂上3。

钙铝酸盐在CaO-Al2O3系中，随着二者比例的不同，可以形成不同的化合物：3CaO·Al2O3、12CaO·7Al2O3、CaO·2Al2O3、CaO·6Al2O3。实际上观察到的钙铝酸盐夹杂的成分可在相当宽的范围变化，而且各种铝酸钙中的CaO可被MnO、FeO、MgO等部分替代，Al2O3可被Fe2O3、Cr2O3部分替代。钙铝酸盐夹杂多见于用钙处理的铝脱氧钢中，合成渣渣洗的轴承钢中也出现过钙铝酸盐夹杂。大多数钙铝酸盐夹杂为球形，经压力加工后不变形1。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所