钢中夹杂之硫化物

硫在钢中的存在形式:硫在钢中主要以硫化铁和硫化锰的形式存在。

硫化铁FeS：与铁形成共晶并且硫化铁呈网状沿晶界分布，硫化铁本身很脆，再加之呈网状分布，这样就显著增加钢的脆性。由于铁与硫化铁共晶温度约为980℃，这个温度低于钢的加工温度，因此在热加工时，硫和硫化铁共晶首先熔化，从而导致脆裂，这种现象称为热脆。

硫化锰MnS：锰是炼钢时作为脱氧剂加入的，一定量的锰与硫形成硫化锰，MnS的熔点约为1620℃，比热加工温度高，所以加入一定量的锰可以降低钢的热脆性。

那么MnS是怎么形成的呢？从热力学关系得知，气态硫变成溶解硫的反应{S}2=2[S],的温度关系，用各种化合物的生成自由能数值，可算出溶解于铁中的硫反应的平衡常数，反应自左向右进行，当钢中的硫和锰达到一个定值时，才能形成MnS,在钢水凝固过程中，硫的溶解度低时残留在钢中的硫含量较高，钢种的S和Mn相互反应生成MnS。

铸钢中硫化物的形态：

Ⅰ：球状，无规则分布夹杂物为单相或两相硫化物，存在于不用Al脱氧,用Si脱氧的沸腾钢中，常与氧化物复合,如MnO.SiO2基体上析出MnS虽为树枝状硫化物，但仍处于Ⅰ类。

Ⅱ：沿晶界分布或成扇状分布，存在于用少量Al脱氧的钢中。

Ⅲ：块状，无规则分布。存在于用加Al量高且有Al残留的钢中。

钢种硫化物的的形态主要取决于（1）O,Al,Si,C等元素的含量，（2）冷却速度，（3）硫含量

钢种含S量与冷却速度对MnS的形态有影响，生成Ⅱ类MnS的量，随着含硫量和冷却速度增加就增多，而Ⅰ类和Ⅲ类MnS几乎不受钢中含S量的影响，只随钢的冷却速度增大而减少。

下面截图是李炯辉老师编写的金相图谱一书中典型的硫化物形态

硫化物对钢的性能的影响：硫化物降低钢的塑性韧

性大家早已熟知，硫化物对疲劳强度和加工性能也有影响。S的影响主要取决于MnS的数量，延伸程度和分布情况。

硫化物夹杂物的控制：钢厂应严格控制钢中硫化物等夹杂的含量，作为热处理此节不讲。热处理要极致的发挥出钢材的性能，纯净度高的原材料是保障。

硫印试验：用来检测硫在钢种的分布情况，原理是利用硫酸与钢中所含硫化物发生作用放出硫化氢气体，硫化氢与印相纸上银盐反应生成棕褐色的硫化物沉淀来检查钢中硫，并间接检验其它元素的偏析及分布的方法叫做硫印试验。

需要指出的是，硫印试验是一种定性试验，仅以硫印试验结果来估计钢的硫含量是不恰当的。

塔形试验：发纹实际上是硫化物，参照GB/T 15711-1995钢材塔形发纹酸浸检验方法检验。

硫化物评级标准：硫化物验收标准主要参照

GB/T10561-2005评级。

上面讲的都是硫作为有害杂质的形式存在，事实上不能简单的将硫看成是有害元素。如易切削钢，轴承用钢，高速工具钢等钢种中存在适量的硫，不但无害反而有利。含硫易切削钢中隔断了基体的连续性从而使车削易断，并能润滑刀具减轻其磨损。

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