1．1 內生夾雜物
鋼在冶煉過程中，脫氧反應會產生氧化物和矽酸鹽等產物，若在鋼液凝固前未浮出，將留在鋼中。溶解在鋼液中的氧、硫、氮等雜質元素在降溫和凝固時，由於溶解度的降低，與其他元素結合以化合物形式從液相或固溶體中析出，最後留在鋼錠中，它是金屬在熔鍊過程中，各種物理化學瓜形成的夾雜物。內生夾雜物分佈比較均勻，顆粒也較小，正確的操作和合理的工藝措施可以減少其數量和改變其成分、大小和分佈情況，但一般來說是不可避免的。
1．2 外來夾雜物
鋼在冶煉和澆注過程中懸浮在鋼液表面的爐渣、或由鍊鋼爐、出鋼槽和鋼包等內壁肅落的耐火材料或其他夾雜物在鋼液凝固前未及時清除而留於鋼中。它是金屬在熔鍊過程中與外界物質接觸發生作用產生的夾雜物。如爐料表面的砂土和爐襯等與金屬液作用，形成熔渣而滯留在金屬中，其中也包括加入的熔劑。這類夾雜物一般的牲是外形不規則，尺寸比較大，頒也沒有規律，又稱為粗夾雜。這類夾雜物透過正確的操作是可以避免的。
2 鋼中非金屬夾雜物按化學成分分類
鋼中非金屬夾雜物按化學成分詳細分類見圖1，主要分為三大類。
圖1 鋼中非金屬夾按照化學成分分類圖
2．1 氧化物系夾雜
簡單氧化物有FeO,Fe2O3,MnO,SiO2,Al2O3,MgO和Cu2O等。在鑄鋼中，當用矽鐵或鋁進行脫氧時，夾雜比較常見。在鋼中常常以球形聚集呈顆粒狀成串分佈。複雜氧化物，包括尖晶石類夾雜物和各種鈣的鋁酸鹽等，以及鈣的鋁酸鹽（圖2b）。矽酸鹽夾雜也屬於複雜氧化物夾雜，這類夾雜物有2FeOSiO2(鐵矽酸鹽)、2MnO.SiO2(錳矽酸鹽)和CaO.SiO2（鈣矽鹽）等（圖3a）這類夾雜物在鋼的凝固過程中，由於冷卻速度較快，某些液態的矽酸鹽來不及結晶，其全部或部分以玻璃太的形式保存於鋼中。
2．2 硫化物系夾雜
主要是FeS, MnS和CaS等。由於低熔點的FeS易形成熱脆，所以一般均要求鋼中要含有一定量的錳，使硫與錳形成熔點較高的MnS而消除FeS的危害。因此鋼中硫化物夾雜主要是 MnS（圖3b）.
圖2 掃描電鏡下的氧化鋁和鈣的鋁酸鹽夾雜
圖3 掃描電鏡下的矽酸鹽和硫化錳夾雜
2．3 氮化物夾雜
當鋼中加入與氮親和力較大的元素時形成A1N，TiN，ZrN和VN等氮化物。在出鋼和澆鑄過程中鋼液與空氣接觸，氮化物的數量顯著增加。
3 按夾雜物的塑性變形能力分類
（1） 脆性夾物 熱加工時該類夾雜物形狀和尺寸都不變化，但可能沿加工方向成串排列或呈點鏈狀，屬於這類夾雜物的有Al2O3和Cr2O3。
（2） 塑性夾雜物 熱變形時該類夾雜物具有良好範性，沿變形方向延伸成條帶狀。屬於這類的有硫化物及 含量較低（40%~60%）的鐵錳矽酸鹽。
（3） 球狀不變性夾雜 鑄態呈球狀，熱加工後保持球狀不變，如SiO2及含SiO2較高（>70%）的矽酸鹽。
（4） 半塑性夾雜物 指各種復相的鋁矽酸鹽夾雜。基體鋁矽酸鹽有塑性，熱加工時將產生塑性變形，但是其中包含著的析出相如氧化鋁等是脆性的，加工時仍保持原狀或只是拉開距離。
4 夾雜物的鑑定
早期的工作者主要用光學顯微鏡配合X射線結構分析和化學成分分析，積累了寶貴的經驗和豐富的資料。近年來，採用電子探針對夾雜物進行微區成分分析日益增多。目前鑑定夾雜物的大致方法有以下兩種。
4．1 金相法與微區域成分分析相結合
在金相觀察中選出待定夾雜物後，用電子探險針（EPMA）進行微區成分分析或者應用掃描電鏡（SEM）自帶能譜分析你（EDS）進行成分分析。通常可以測定尺寸大於1um的夾雜物的組成元素和大致成分，如果採用個別元素的面掃描還可以得到更為直觀的結果。圖4是使用掃描電鏡對Q460鋼中的一顆夾雜物進行的面分析圖譜，依次進行硫、錳、矽和鐵四種元素的面掃描，從掃描結果可以推斷出，明場觀察中夾雜物為MnS, SiO2，和FeS，透過能譜儀（EDS）對其進行成分分析，還可直接得到各元素的質量分數。
圖4夾雜物掃描電鏡面掃描圖
4．2 光學金相法
在光學顯微鏡下利用明視場觀察夾雜物的顏色、形態、大小和分佈；在暗場下觀察夾雜物的固有色彩和透明度；在正交偏振光下觀察夾雜物的各種光學性質，從而判斷夾雜物型別。根據夾雜物的分佈情況及數量評定相應的級別，評判其對鋼材效能的影響。目前檢驗和研究鋼中非金屬夾雜物的方法很多，有化學法、巖相法、金相法、電子探針和電子掃描法等。
有金相法鑑定夾雜物是根據夾雜物的形貌、分佈及其在明場、暗場和偏光下的光學特徵（表1），與已知的夾雜物特徵對照以確定其型別。必要時可以測定夾雜物的顯微硬度或經受化學試劑腐蝕的能力。非金屬夾雜物的金相法鑑定步驟見表2。
表1 常見非金屬夾雜物的光學特徵
表2 非金屬夾雜物的金相法鑑定
5 非金屬夾雜物的定量評級
5．1 國標評級
定量測定是優質鋼以及高階優質鋼的常規檢測專案之一。 夾雜物型別已知的條件下，採用標準等級比較法，以判定鋼材質量的優劣或是否合格。夾雜物的評級可以根據GB/T10561-2005標準進行。試樣經過仔細拋光，夾雜物應儲存完好，不經侵蝕在放大100倍顯微鏡下觀察。把試樣上夾雜物最嚴重的視場與標準級別圖片比較來評定其等級。GB/T10561-2005標準列出三類夾雜物的級別圖。氧化物為一類，硫化物又按照夾雜物最嚴重的粗細分為兩個系列，每一個系列分5級，級別越高，表示夾雜物含量越多。評級時若不能評成整數，可以採用半級。作為重要零件用的合金結構鋼或工具鋼，應根據零件的要求定出非金屬夾雜物的合格級別，對於合金結構鋼，一般最高級別不得超過氧化物及硫化物各3級，兩者之和為5.5級。
鉻滾動軸承則按照GB/T18524-2002標準進行分類及評級。標準中非金屬夾雜物分脆性夾雜物、塑性夾雜物和點狀不變性夾雜物三類，每類分0.5,1,1.5,…,4共八級標準級別。軸承鋼中非金屬夾雜物含量級別不應大於表3中的規定。
表3 軸承鋼中非金屬夾雜物允許的級別
規格及狀態 脆性 塑性 點狀不變性
夾雜物 夾雜物 夾雜物
≤30mm的冷拔及退火鋼材 ≤2 ≤2.5 ≤2.5
30~60mm退火鋼材及≤60mm ≤3 ≤3 ≤3
的不退火鋼材
>60mm退火鋼 ≤3.5 ≤3.5 ≤3.5
為了定量研究夾雜物對效能的影響，需要測定夾雜物的大小及間距的統計分佈，在夾雜物較細小時，要在電鏡下進行。定量測定要求測定較多的視場以求得統計分佈。自動影象分析儀的應用可以大大加速測定工作的程序，並獲得較為準確的結果。
5．2 JK標準評級
將夾雜物分為A，B，C和D四個基本型別，它們分別是硫化物、氧化鋁、矽酸鹽和球狀氧化物。每類夾雜物按照厚度和直徑的不同又可分為細系和粗系兩個系列，每個夾雜物由表示夾雜物數量遞增的五級圖片（1~5）組成。評定夾雜物級別時，允許評半級。結果是用每個試樣每類夾雜物最惡劣視場的級別數表示。鋼中非金屬夾雜物的評定方法可以參照GB/T10561-2005標準。
1．1 內生夾雜物
鋼在冶煉過程中，脫氧反應會產生氧化物和矽酸鹽等產物，若在鋼液凝固前未浮出，將留在鋼中。溶解在鋼液中的氧、硫、氮等雜質元素在降溫和凝固時，由於溶解度的降低，與其他元素結合以化合物形式從液相或固溶體中析出，最後留在鋼錠中，它是金屬在熔鍊過程中，各種物理化學瓜形成的夾雜物。內生夾雜物分佈比較均勻，顆粒也較小，正確的操作和合理的工藝措施可以減少其數量和改變其成分、大小和分佈情況，但一般來說是不可避免的。
1．2 外來夾雜物
鋼在冶煉和澆注過程中懸浮在鋼液表面的爐渣、或由鍊鋼爐、出鋼槽和鋼包等內壁肅落的耐火材料或其他夾雜物在鋼液凝固前未及時清除而留於鋼中。它是金屬在熔鍊過程中與外界物質接觸發生作用產生的夾雜物。如爐料表面的砂土和爐襯等與金屬液作用，形成熔渣而滯留在金屬中，其中也包括加入的熔劑。這類夾雜物一般的牲是外形不規則，尺寸比較大，頒也沒有規律，又稱為粗夾雜。這類夾雜物透過正確的操作是可以避免的。
2 鋼中非金屬夾雜物按化學成分分類
鋼中非金屬夾雜物按化學成分詳細分類見圖1，主要分為三大類。
圖1 鋼中非金屬夾按照化學成分分類圖
2．1 氧化物系夾雜
簡單氧化物有FeO,Fe2O3,MnO,SiO2,Al2O3,MgO和Cu2O等。在鑄鋼中，當用矽鐵或鋁進行脫氧時，夾雜比較常見。在鋼中常常以球形聚集呈顆粒狀成串分佈。複雜氧化物，包括尖晶石類夾雜物和各種鈣的鋁酸鹽等，以及鈣的鋁酸鹽（圖2b）。矽酸鹽夾雜也屬於複雜氧化物夾雜，這類夾雜物有2FeOSiO2(鐵矽酸鹽)、2MnO.SiO2(錳矽酸鹽)和CaO.SiO2（鈣矽鹽）等（圖3a）這類夾雜物在鋼的凝固過程中，由於冷卻速度較快，某些液態的矽酸鹽來不及結晶，其全部或部分以玻璃太的形式保存於鋼中。
2．2 硫化物系夾雜
主要是FeS, MnS和CaS等。由於低熔點的FeS易形成熱脆，所以一般均要求鋼中要含有一定量的錳，使硫與錳形成熔點較高的MnS而消除FeS的危害。因此鋼中硫化物夾雜主要是 MnS（圖3b）.
圖2 掃描電鏡下的氧化鋁和鈣的鋁酸鹽夾雜
圖3 掃描電鏡下的矽酸鹽和硫化錳夾雜
2．3 氮化物夾雜
當鋼中加入與氮親和力較大的元素時形成A1N，TiN，ZrN和VN等氮化物。在出鋼和澆鑄過程中鋼液與空氣接觸，氮化物的數量顯著增加。
3 按夾雜物的塑性變形能力分類
（1） 脆性夾物 熱加工時該類夾雜物形狀和尺寸都不變化，但可能沿加工方向成串排列或呈點鏈狀，屬於這類夾雜物的有Al2O3和Cr2O3。
（2） 塑性夾雜物 熱變形時該類夾雜物具有良好範性，沿變形方向延伸成條帶狀。屬於這類的有硫化物及 含量較低（40%~60%）的鐵錳矽酸鹽。
（3） 球狀不變性夾雜 鑄態呈球狀，熱加工後保持球狀不變，如SiO2及含SiO2較高（>70%）的矽酸鹽。
（4） 半塑性夾雜物 指各種復相的鋁矽酸鹽夾雜。基體鋁矽酸鹽有塑性，熱加工時將產生塑性變形，但是其中包含著的析出相如氧化鋁等是脆性的，加工時仍保持原狀或只是拉開距離。
4 夾雜物的鑑定
早期的工作者主要用光學顯微鏡配合X射線結構分析和化學成分分析，積累了寶貴的經驗和豐富的資料。近年來，採用電子探針對夾雜物進行微區成分分析日益增多。目前鑑定夾雜物的大致方法有以下兩種。
4．1 金相法與微區域成分分析相結合
在金相觀察中選出待定夾雜物後，用電子探險針（EPMA）進行微區成分分析或者應用掃描電鏡（SEM）自帶能譜分析你（EDS）進行成分分析。通常可以測定尺寸大於1um的夾雜物的組成元素和大致成分，如果採用個別元素的面掃描還可以得到更為直觀的結果。圖4是使用掃描電鏡對Q460鋼中的一顆夾雜物進行的面分析圖譜，依次進行硫、錳、矽和鐵四種元素的面掃描，從掃描結果可以推斷出，明場觀察中夾雜物為MnS, SiO2，和FeS，透過能譜儀（EDS）對其進行成分分析，還可直接得到各元素的質量分數。
圖4夾雜物掃描電鏡面掃描圖
4．2 光學金相法
在光學顯微鏡下利用明視場觀察夾雜物的顏色、形態、大小和分佈；在暗場下觀察夾雜物的固有色彩和透明度；在正交偏振光下觀察夾雜物的各種光學性質，從而判斷夾雜物型別。根據夾雜物的分佈情況及數量評定相應的級別，評判其對鋼材效能的影響。目前檢驗和研究鋼中非金屬夾雜物的方法很多，有化學法、巖相法、金相法、電子探針和電子掃描法等。
有金相法鑑定夾雜物是根據夾雜物的形貌、分佈及其在明場、暗場和偏光下的光學特徵（表1），與已知的夾雜物特徵對照以確定其型別。必要時可以測定夾雜物的顯微硬度或經受化學試劑腐蝕的能力。非金屬夾雜物的金相法鑑定步驟見表2。
表1 常見非金屬夾雜物的光學特徵
表2 非金屬夾雜物的金相法鑑定
5 非金屬夾雜物的定量評級
5．1 國標評級
定量測定是優質鋼以及高階優質鋼的常規檢測專案之一。 夾雜物型別已知的條件下，採用標準等級比較法，以判定鋼材質量的優劣或是否合格。夾雜物的評級可以根據GB/T10561-2005標準進行。試樣經過仔細拋光，夾雜物應儲存完好，不經侵蝕在放大100倍顯微鏡下觀察。把試樣上夾雜物最嚴重的視場與標準級別圖片比較來評定其等級。GB/T10561-2005標準列出三類夾雜物的級別圖。氧化物為一類，硫化物又按照夾雜物最嚴重的粗細分為兩個系列，每一個系列分5級，級別越高，表示夾雜物含量越多。評級時若不能評成整數，可以採用半級。作為重要零件用的合金結構鋼或工具鋼，應根據零件的要求定出非金屬夾雜物的合格級別，對於合金結構鋼，一般最高級別不得超過氧化物及硫化物各3級，兩者之和為5.5級。
鉻滾動軸承則按照GB/T18524-2002標準進行分類及評級。標準中非金屬夾雜物分脆性夾雜物、塑性夾雜物和點狀不變性夾雜物三類，每類分0.5,1,1.5,…,4共八級標準級別。軸承鋼中非金屬夾雜物含量級別不應大於表3中的規定。
表3 軸承鋼中非金屬夾雜物允許的級別
規格及狀態 脆性 塑性 點狀不變性
夾雜物 夾雜物 夾雜物
≤30mm的冷拔及退火鋼材 ≤2 ≤2.5 ≤2.5
30~60mm退火鋼材及≤60mm ≤3 ≤3 ≤3
的不退火鋼材
>60mm退火鋼 ≤3.5 ≤3.5 ≤3.5
為了定量研究夾雜物對效能的影響，需要測定夾雜物的大小及間距的統計分佈，在夾雜物較細小時，要在電鏡下進行。定量測定要求測定較多的視場以求得統計分佈。自動影象分析儀的應用可以大大加速測定工作的程序，並獲得較為準確的結果。
5．2 JK標準評級
將夾雜物分為A，B，C和D四個基本型別，它們分別是硫化物、氧化鋁、矽酸鹽和球狀氧化物。每類夾雜物按照厚度和直徑的不同又可分為細系和粗系兩個系列，每個夾雜物由表示夾雜物數量遞增的五級圖片（1~5）組成。評定夾雜物級別時，允許評半級。結果是用每個試樣每類夾雜物最惡劣視場的級別數表示。鋼中非金屬夾雜物的評定方法可以參照GB/T10561-2005標準。