1.7 非金属夹杂物的金相检验

非金属夹杂物作为独立相存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，加大了钢基体组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能。因此，非金属夹杂物的数量和分布被认为是评定钢材质量的一个重要指标，并且被列为优质钢和高级优质钢出厂的常规检验项目之一。

正确判别和鉴定非金属夹杂物在金相检验中十分重要。通常是在光学显微镜下进行，首先利用明视场观察夹杂物的颜色、形态、大小和分布；然后在暗视场下观察夹杂物的固有色彩和透明度；其次在偏振光正交下观察夹杂物的各种光学性质。[12]

常见氧化物有氧化亚铁（FeO）、氧化亚锰（MnO）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铝（Al2O3）等。压力加工后，它们往往沿钢材延伸方向呈不规则的点状或细小碎块状聚集成带状分布。氧化物系夹杂物的光学特征如表2所示。

 表2氧化物夹杂分布及其在光学显微镜下的特征

夹杂物名称 形状及分布 明场 暗场 偏光

氧化铝Al2O3 细小，成串 深灰或暗灰 透明，黄白色 各向异性

氧化亚铁FeO 球状，变形后略显椭圆 灰色，稍带褐色 完全不透明沿边有细亮色 各向性，不透明，淡黄色

氧化亚锰MnO 不规则，成群 灰色 绿宝石色 各向同性

氧化铬Cr2O3 无规则 灰紫色 薄处绿色 各向同性

1.8 Fe-Al-Ca-O系平衡图

Fe在Al中的固溶度很低(<0.05mol%)，因此大部分铁就与铝和其它元素以中间相的形式存在。在Al-Fe二元系中，当铁含量低于42mol%时以α-Al固溶体和θ相(Al3Fe或Al13Fe14）形式存在。随着Fe含量和冷却速度的不同，θ相能够以初晶相或共晶相的形式出现。在非平衡凝固过程中，平衡θ相的形成将会受到Al6Fe、AlmFe、AlxFe、Al9Fe2以及其它一些未确定的非平衡相的抑制，这些亚稳相的类型主要受到熔体成分和冷却速度的影响。Griger A等总结了前人和他们自己的实验工作，得出熔体成分和冷却速度对亚稳相形成影响的关系，在成分和冷却速度的影响下不同的Al-Fe相形成和存在的区域。在平衡和非平衡共晶点( 其铁含量分别为Fe<1.8mol%和Fe<3.5mol%)，亚稳相Al6Fe和AlmFe的形成完全依赖于冷却速度而不是Fe含量。高于共晶Fe含量的合金，含Fe量越高，形成Al6Fe和AlmFe亚稳相所对应的冷却速度就越大。随着冷却速度的提高，Al3Fe平衡相先是被Al6Fe相取代，在更高的冷却速度下则被AlmFe相取代。[13]

Al-5at%Fe合金热稳定情况在以15℃/min的加热速度的DSC过程中出现三个放热峰， 第一个放热峰放出的热量不太明显，温度范围为310-360℃，可能是二十面体准晶的粗化引起的;第二个放热峰温度范围390-450℃，峰值温度为400℃，这是二十面体准晶转化为AlmFe和Al6Fe引起的;第三个放热峰温度范围为480-560℃，峰值温度为550℃。[14]