非金屬夾雜物在金相顯微鏡下的主要特性

    各類夾雜物都具有獨特的屬性，用金相顯微鏡鑒定夾雜物時主要依據的是它的光學特性、形態分布、力學性質、化學性質等。
1.夾雜物的形態與分布
    很多夾雜物具有特定的外形，這種特定的外形和分布方式與夾雜物的類型、來源有關。夾雜物若形成時間早，并以固體形態出現在鋼液中，一半多具有一定的幾何形狀（如磨面上TiN夾雜呈方形、三角形）；夾雜物若以液態的第二相存在于鋼液中，由于表面張力的作用多呈球狀（如一些硅酸鹽及玻璃）；若夾雜物形成較晚，則多沿晶界分布。按夾雜物與晶界浸潤情況不同，夾雜物或呈顆粒形（如FeO），或呈薄膜狀（如FeS）；經形變厚的材料中，脆性夾雜物（如Al₂O₃）多呈點鏈狀分布，而塑性夾雜物（如一些硫化物及含SiO₂低于60%的硅酸鹽）則沿變形方向呈條帶狀。
    此外，金屬材料中往往是多種夾雜物共存，它們在冷凝過程中相互影響，形成幾種夾雜物的固溶體或機械混合物。如FeS與MnS組成固溶體，FeO與2FeO·SiO₂組成球狀共晶夾雜。
2.夾雜物的光學特性
    夾雜物的光學特性是指它對光的反射能力，自身的透明及色彩，是否具有光學各向異性效應及對光的干涉效應等，這是利用光學顯微鏡鑒定夾雜物的重要手段。
    1）夾雜物的反光能力
    辨認夾雜物的反光能力是在普通光學顯微鏡的明視場下進行的，根據夾雜物的大小選用中倍或高倍放大觀察。夾雜物若對光的反射能力差表現為暗黑、深灰色；若對光的反射能力強，則接近金屬基體光澤，呈亮黃色、金黃色。各類夾雜物在明視場下觀察都具有一定的色彩，如呈SiO₂暗灰色，MnS呈藍灰色，CrS呈灰黃色，VN呈淡粉色，TiN呈金黃色。
    2）夾雜物的透明度與顏色
    夾雜物的透明度與體色是借助暗視場金相顯微鏡（或偏振光顯微鏡）進行觀察的。透明夾雜物是在暗視場下是發亮的，因為光線透過夾雜物以后，在夾雜物與金屬交界面上產生反射，反射光經過夾雜物后射入鏡筒內。光線的強度取決于夾雜物的透明程度，并能反映除夾雜物的體色。不透明夾雜物在暗視場下為暗黑色，有時看到夾雜物的邊沿有亮細線，這是邊沿處對光產生漫散射的結果。如Al₂O₃為透明、亮黃色；MnO Al₂O₃為半透明、棕紅色；FeS為不透明、邊界處有亮細線。
    各向同性的透明夾雜物在偏振光下觀察到的顏色和暗視場下的顏色一致，都是透射光所呈的顏色。各向異性的透明夾雜物，所觀察到的顏色包括體色和表色，只有在消光位置才能觀察到的夾雜的體色，及暗場下的顏色。
    3）夾雜物的光學各向異性效應
    夾雜物在偏振光下的各向異性效應也是區別夾雜物的重要標志之一。
    各向異性夾雜物在正交偏振光下觀察時，轉動顯微鏡載物臺，每轉一周交替出現光強度的四次極大和極小的變化。對弱各向異性夾雜，每轉一周交替出現二次光強度的極大和極小，其余二次未能察覺；對各向同性的夾雜，轉動載物臺僅能看到一片黑暗。凡立方晶系的夾雜物均屬光學各向同性，而正方、六方、斜方晶系的夾雜物均具有光學各項異性性質。因此，在偏光顯微鏡下極易鑒別夾雜物的各向異性性質。如FeO，立方晶系，各向同性；FeS六方晶系，各向異性。各向異性效應不僅同夾雜物的結晶性質及位向有關，同時受觀察條件的影響。例如用油浸物鏡觀察時，不透明夾雜物的各向異性效應會加強，而透明夾雜物的各向異性會被掩蓋、樣品拋光面的缺陷會降低各向異性效應，樣品的平面與物鏡的光軸垂直度不夠精確時，也會影響各向異性效應的強度。
    4）特殊光學效應
    在明視場金相顯微鏡下，球狀透明夾雜物的像上可看到等色環效應。夾雜物愈接近理想球形，等色環效應越明顯。而在正交偏光下觀察球狀、透明夾雜物時，除等色環外，還可在夾雜物的像上看到黑色十字叉效應。
    這兩種光學效應儀與夾雜物的形狀、透明度有關。而具有球狀的透明夾雜物的為數是不多的，進而又使我們縮小了夾雜物的辨認范圍。能觀察到這兩種光學效應的夾雜如玻璃質的SiO₂，復雜的鐵錳硅酸鹽。
3.夾雜物的力學性質
    這里所說的力學性質包括硬度，塑性變形能力及拋光性。對各類夾雜物的力學性質差異的研究，不僅可以分析夾雜物對質量的影響，而且也是堅定夾雜物類型的輔助手段。關于夾雜物的硬度可由顯微鏡硬度計測定。
    夾雜物的塑性變形能力，直接影響壓力加工后夾雜物的形狀、分布和與金屬基體的聯結情況，從而影響夾雜能力所能引起的應力集中程度。如塑性好的MnS，軋制時被拉成條狀，造成材料性能的宏觀各向異性。加入稀土或鈣，將產生不變形的球形夾雜，消除了材料的宏觀各向異性。又如以硬度低的（RE）AlO3夾雜取代硬度高的氧化鋁及鋁酸鹽夾雜，可顯著提高齒輪的疲勞壽命。顯而易見，夾雜物的力學行為與材料質量有密切關系，這正是生產檢驗中按夾雜物塑性及分布特性分類評定的原因所在。
    此外，金屬磨面上的拋光性能在一定程度上也能估計夾雜物的硬度和脆性。如硬而脆的夾雜物易于剝落，或高出磨面，有時會在磨面上留下狀若“彗星尾”的擦傷痕。
4.夾雜物的化學性質
    根據化學穩定性鑒定夾雜物的方法為化學浸蝕法。即用各種化學試劑（酸、鹽、堿等）在一定時間和溫度下對樣品拋光面進行浸蝕，考查夾雜物受選定浸蝕劑的作用所發生的變化：
    1）不被浸蝕；
    2）弱浸蝕，并顯示出夾雜物的組織；
    3）使夾雜物顯色；
    4）夾雜物被溶蝕，留下坑洞。從而達到鑒別和進一步研究的目的。浸蝕方法一般采用從顯露不穩定夾雜的試劑開始，逐步改用更強的腐蝕性試劑。