钢中非金属夹杂物含量的评定方法国家标准的变化
ASTM_E45-1997钢中非金属夹杂物评定方法中文[1]
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ASTM E45-05 钢中夹杂物含量的评定方法1 范围1.1 本标准的试验方法为测定锻钢中非金属夹杂物含量的方法。
宏观试验法包括微蚀、断口、台阶和磁粉法。
显微试验法通常包括5种检测。
根据夹杂物形状而不是化学特点，显微法将夹杂物划分为不同类型。
这里主要讨论了金相照相技术，它允许形状类似的夹杂物之间略有不同。
这些方法在主要用来评定夹杂物的同时，某些方法也可以评估诸如碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物和金属间化合物的组成。
除了钢以外，其它合金在有些情况下也可以应用这些方法。
根据这些方法在钢中的应用情况，将分别给予介绍。
1.2 本标准适用于人工评定夹杂物含量。
其他ASTM标准介绍了用JK评级图的自动法（ASTM E1122 ）和图像分析法（ASTM E1245 ）。
1.3 按照钢的类型和性能要求，可以采用宏观法或显微法，也可以将二者结合起来，以得到最佳结果。
1.4 这些试验方法仅仅为推荐方法，对任何级别的钢而言，这些方法都不能作为合格与否的判据。
1.5 本标准未注明与安全相关的事项，如果有的话，也只涉及本标准的使用。
标准使用者应建立适当的安全和健康操作规程，并且在使用标准前应确定其适用性。
2 参考文献2.1 ASTM标准：A 295 高碳耐磨轴承钢技术条件A 485 强淬透性耐磨轴承钢技术条件A 534 耐磨轴承用渗碳钢技术条件A 535 特种性能的滚珠和滚柱轴承钢技术条件A 756 耐磨轴承用不锈钢技术条件A 866 耐磨轴承用中碳钢技术条件D 96 用离心法分离原油中水和沉淀物的试验方法E 3 制备金相试样指南E 7 金相显微镜术语E 381 钢棒，钢坯，钢锭和锻件的宏观试验法E 709 磁粉检测指南E 768 自动测定钢中夹杂物的试样的制备和评定操作规程E 1122 用自动图像分析法获得JK夹杂物等级的操作规程E 1245 用自动图像分析法确定金属中夹杂物或第二相含量的操作规程2.2 SAE标准：J421，磁粉法测定钢的清洁度等级J422，钢中夹杂物评定的推荐操作规程2.3 航空材料技术条件2300，高级飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2301，飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2303，飞行性能钢的清洁度：耐腐蚀马氏体钢磁粉检测程序2304，特种飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2.4 ISO标准：ISO 3763，锻钢——非金属夹杂物的宏观评定法ISO 4967，钢——使用标准图谱的非金属夹杂物显微评定方法2.5 ASTM附加标准：钢中夹杂物评级图Ⅰ-r和评级图Ⅱ低碳钢的4张显微照片3 术语3.1 定义：3.1.1 本标准中用到的定义，见ASTM E7 。
GB10561-89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解
GB10561-89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解钟传珍潘淑红（大连钢厂中心试脸室116031）非金属夹杂物是钢中不可避免的夹杂，它的存在使金属基体的连续性受到破坏，非金属夹杂物在钢中的形态、含量和分布都不同程度地影响了钢的各种性能，诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。
因此，正确测定与评价钢中非金属夹杂物是提高钢材质量不可忽视的环节。
测量非金属夹杂物的方法虽已标准化，但长期以来我国-直没有相应的国家标准。
1989年由于新标准GB/T10561-1989取代YB25-77而使非金属夹杂物的评定更趋详细和全面。
为了更好地执行和掌握新标准的评级原则，保证新旧标准的衔接，在实际检验工作中，我们针对具体试样加深对新标准的学习与理解，现将GB/T10561-1989所需检验的氧化物、硫化物、硅酸盐及点状不变形夹杂物的有关问题分述如下。
1 钢中非金属夹杂物的分类钢中非金属夹杂物种类很多，按其来源和大小大体分为两大类：1）显微夹杂物或称内在夹杂物，这类夹杂物是钢在冶炼或凝固过程中，由-系列物理和化学反应所生成。
例如，在冶炼的过程中，由于脱氧剂的加入，而形成氧化物和硅酸盐等，这些夹杂物来不及完全上浮进入钢渣而残留于钢液中，即为内在夹杂物。
2）宏观夹杂物或称外来夹杂物，这类夹杂物是在钢的冶炼或浇注过程中，由于耐火材料的混入造成的，其特点是大而无固定形状。
其次，非金属夹杂物还可按化学成分分类，分为氧化物、硫化物和氮化物，而氧化物又可分为简单氧化物，复杂氧化物和硅酸盐详见图1。
图12 非金属夹杂物的测定2.1 A类夹杂物和C类夹杂物标准YB25-77其检验项目只有脆性夹杂物和塑性夹杂物之分，对检验中出现的硅酸盐夹杂物按塑性变形能力和形态确定其归属。
新标准GB10561-89则不仅有硫化物（A类夹杂物）评级图片，而且明确制定了塑性硅酸盐，C类夹杂物（粗系和细系）的评级图片。
硫化物和硅酸盐有其相似的地方，往往容易混淆。
钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法介绍
钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法介绍GB/T 10561—2005—何群雄，孙时秋：介绍了钢中非金属夹杂物含量测定显微检验法的概况，并对国标等同采用国际标准ISO4967：1998后变化的技术内容作了简要说明。
：非金属夹杂物；标准评级图显微检验法 0钢中非金属夹杂物的评定是衡量钢内在质量的一种重要方法，通过该方法的检验能反映钢中非金属夹杂物的含量、沾污度以及类型，为满足产品设计要求或改进生产工艺提供可靠的依据，尤其是非金属夹杂物的显微检验方法，更是各国冶金学家长期研究的课题。
随着显微技术和电子金相技术的不断发展，采用自动图像仪及计算机软件来评定非金属夹杂物的方法已经越来越多的被用于进行科学研究和实际生产检验。
目前美国金属材料协会（ASTM）E4委员会已有3个显微检验方法来评定非金属夹杂物含量的方法标准，即ASTM E45-97《用评级图谱评定非金属夹杂物的人工方法》、ASTM E1122-1986《自动图像分析法检查非金属夹杂物级别的方法》和ASTM E1245-2000《采用自动图像分析法测定钢中非金属夹杂物或第二相含量的方法》。
但是，应用光学显微镜测定钢中非金属夹杂物的标准图谱评级方法，至今还是在被最广泛地采用。
随着钢铁冶金技术的不断发展和对钢铁材料质量的要求不断提高，标准图谱评级的显微方法检验标准也在不断地修改和完善之中，如现行的国际标准ISO4967-1998《用标准图谱评定钢非金属夹杂物的显微方法》和美国ASTME45-97《钢中非金属夹杂物含量测定方法》对标准图谱和评定方法都作了较大的修改和变动，较好地解决了用光学显微镜评定钢中非金属夹杂物评定的一系列问题，使标准图谱的显微评定方法日趋完善。
GB/T10561-1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》标准是我国钢检测领域的一项重要的基础标准，也是钢中非金属夹杂物含量的主要检测方法之一。
该标准已颁布了一项重要的基础标准，也是钢中非金属夹杂物含量的主要检测方法之一。
钢中非金属夹杂物及其检测法
钢中非金属夹杂物及其检测法夹杂物的评级问题：不计较其组成成分和性能以及它们可能的来源等；只注意它们的数量、形状、大小和分布情况。
一般在明视场下放大100倍时检验即可。
现在采用的方法有：瑞典Jernkontoret（简称JK）夹杂物评级图。
美国试验及材料学会（ASTM）夹杂物评级标准亦采用JK评级图。
此外还有SAE（美国汽车工程师学会）夹杂物评级图等等。
中国冶金部YB25-59规定，夹杂物的评级有甲乙两种方法。
即：长度指数和与标准级别图对比评级法。
非金属夹杂的鉴定：（一）金相法：借助金相显微镜的明场、暗场及偏振光来观察夹杂物的形状、分布、色彩及各种特征，从而对夹杂物作出定性或半定性的结论。
但金相法不能获得夹杂物的晶体结构及精确成分的数据。
1．夹杂物的形状：鉴定夹杂物首先注意的是它们的形状，从它们的形状特点上，有时可以估计出它们属于那类夹杂物，这有利于考虑下一步应采取的鉴定方法。
如：玻璃质SiO2呈球形；TiN一般呈淡黄色的四方形。
在铸态时呈球形的夹杂物很多，但这些夹杂物有的具有一定的塑性，当钢在锻轧后，它们被压延拉长，如FeO 和2FeOSiO2共晶夹杂物，铸态时为球状，锻轧后被拉成长条状。
2．夹杂物分布：夹杂物的分布情况也有一定的特点，有的夹杂物成群，有的分散。
成群的夹杂物经锻轧后，即沿锻轧方向连续成串，Al2O3夹杂就属此类。
有的夹杂物，如FeS 及FeS-FeO共晶夹杂物等。
因其熔点低，所以钢凝固时，这类夹杂物多沿晶界分布。
3．夹杂物的色彩和透明度：观察夹杂物的色彩及透明度一般应在暗场或偏振光下进行。
可分为透明和不透明两大类。
透明的还可分为透明和半透明两种。
透明的夹杂物在暗场下显得十分明亮。
如果夹杂物是透明的并有色彩，则在暗场下将呈现它们的固有色彩。
各种夹杂物都有其固有的色彩和透明度，再结合其它特征来进行判断。
如某种夹杂物，它们的分布及外形呈有棱的细小颗粒并沿轧制方向连续成群，在明场下这些夹杂物多呈深灰略带紫色，而在暗场下则为透明发亮的黄色。
钢中非金属夹杂物含量的测定-标准评级图显微检验法介绍(续)【最新资料】【优秀】
钢中非金属夹杂物含量的测定-标准评级图显微检验法介绍(续)【最新资料】【优秀】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑推荐下载）钢中非金属夹杂物含量的测定-标准评级图显微检验法介绍(续)何群雄,孙时秋3.6 “5夹杂物含量的测定”视场形状和尺寸采用显微方法进行对比评定法时,视场的形状和大小是一个不可忽视的参数,必须在标准中予以明确规定,原国标GB/T 10561-1989标准中规定,无论投影法还是直接观察法,均采用实际视场直径为0.80mm(实际面积为0.50mm )的圆形视场。
而新标准规定,夹杂物评定的视场应为边长为0.71mm(实际面积为0.50mm )的正方形视场。
通常按A法(最恶劣视场)评定时,视场形状的变化不会对夹杂物的评级有很大的影响,也许仅对个别的的超长尺寸的夹杂物可能会有些区别,但按B法评定时,要保证进行逐个视场评定而不漏局部的区域,实现逐个视场相接,则正方形视场要优越得多,考虑与国际接轨,并符合等同采用ISO 4967:1998的原则,新标准采用面积为0.50 mm 的正方形视场。
关于放大倍率由于评级图谱和各级别的长度界限值均为100倍下所规定的,故新标准规定应在100倍下进行观察,当采用投影法时,必须保证在毛玻璃上放大100±2倍,如果直接用目镜观察,则必须在适当位置上放置试验网格,以使检验的面积为0.50 mm ,而改变了原GB/T 10561-1989的直接观察法的放大倍率可略有变化(90～100),仲裁时必须放大100倍的规定。
夹杂物的评定方法新标准规定有两种评定方法:①A法(即最恶劣视场法),A法系对被检试样抛光面上的夹杂物最严重的视场进行评级,评级按每类夹杂物的粗系和细系进行评定。
②B法,B法系对被检试样抛光面上的每个视场按每类夹杂物的粗系或细系进行评级。
为此,检验时必须连续地移动视场,保持每个视场相接,而不是随机选择视场。
但是为了降低检验费用和检验工作量,允许减少所检验的视场数,或者采用一种使视场分布符合一定规律,而对试样作局部检验的方案。
钢中非金属夹杂物含量的评定方法国家标准的变化
准所没有的 。
的测定方法做出了规定 。新标准规定了投影到毛玻
(5) 取样位置与数量及试样制备 新标准规定的试样尺寸及抛光面积与旧标准相
璃上和用目镜直接观察两种观察方法 。同时 , 规定 了 A 法 (最恶劣视场评定 ) 和 B 法 (逐个视场评
(4) 夹杂物的分类 新标准将夹杂物分为常见的夹杂物 、非传统夹 杂物以及沉淀相类三种 。并将常见的夹杂物分成 A、 B、C、D、DS五种类型。新、旧标准的主要不同点 : 一是提及了非传统夹杂物以及沉淀相类两类夹 杂物 , 这是旧标准所没有的 。新标准明确规定 , 对 非传统类型夹杂物与沉淀相类夹杂物的评定也可通
3) 关于检验评定方法 新标准对 A 法和 B 法两种检验评定方法的规 定 , 与旧标准基本相同 。值得说明的 , 一是采用 B 法评定时 , 应连续地移动视场 , 保证每个视场相 接 , 而不是随机选择视场 ; 二是在将所观察的视场 与标准图谱进行对比评定时 , 应使用标准中表 1和 表 2规定的评级界限 (即本文给出的表 2 和表 3 ) 以及该标准第 2章关于夹杂物形态的描述作为评级 图片的说明 ; 三是当同类的粗大和细小的夹杂物出 现在同一视场时 (呈同一直线分布或不呈同一直线 分布 ) , 均不可分开评定 , 其级别应将两系列 (粗 系 、细系 ) 夹杂物的长度或数量相加后按占优势的 那种夹杂物评定 。 新标准对有一定间距的 A、B、C 类 (即串或 条状 ) 夹杂物的评定做出了规定 , 这是旧标准所没
3
C
硅酸盐
具有高的延展性 , 有较宽范围形态比 (一般 ≥3) 的单个呈黑色或深灰色夹杂物 , 一 般不变形 , 带角或圆形的 , 形态比小 (一般 < 3) , 黑色或带蓝色的无规则分布的颗粒
钢中非金属夹杂物的鉴定
钢中非金属夹杂物的鉴定随着现代工程技术的发展，对钢的综合性能要求也日趋严格，相应地对钢的材质要求也越来越高。
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，加大了钢中组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能。
例如，非金属夹杂物导致应力集中，引起疲劳断裂[1-3]；数量多且分布不均匀的夹杂物会明显降低钢的塑性、韧性、焊接性以及耐腐蚀性；钢中呈网状存在的硫化物会造成热脆性。
因此，夹杂物的数量和分布被认定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测项目之一。
非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量不同，对钢性能的影响也不同。
所以提高金属材料的质量，生产出洁净钢，或控制非金属夹杂物性质和要求的形态，是冶炼和铸锭过程中的一个艰巨任务。
而对于金相分析工作者来说，如何正确判断和鉴定非金属夹杂物也因此变得十分重要。
1 钢中非金属夹杂物的来源分类1.1 内生夹杂物钢在冶炼过程中，脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物，若在钢液凝固前未浮出，将留在钢中。
溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，由于溶解度的降低，与其他元素结合以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后留在钢锭中，它是金属在熔炼过程中，各种物理化学反应形成的夹杂物[10-15]。
内生夹杂物分布比较均匀，颗粒也较小，正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分布情况，但一般来说是不可避免的。
1.2 外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁剥落的耐火材料或其他夹杂物在钢液凝固前未及时清除而留于钢中。
它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物[10-15]。
如炉料表面的砂土和炉衬等与金属液作用，形成熔渣而滞留在金属中，其中也包括加入的熔剂。
这类夹杂物一般的特征是外形不规则，尺寸比较大，分布也没有规律，又称为粗夹杂。
这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。
钢中非金属夹杂物检验标准ASTME45-2018a与IS04967-2013异同点解析
ISO
计算值
1
1Hale Waihona Puke 11313
9
9
9
27
27
4
4
4
321
16
16
16
745
36
36
36
1027
1356
1733
2157
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DS 类直径μm
ISO
规定值
25
49
64
81
100
25
25
49
64
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19
38
53
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19
38
53
76
107
151
法（氧化物和硅酸盐法）、D 法（低夹杂物含量检验法）
和 E 法（SAM 评级法），显微检验法用于检测非金属夹
杂物的尺寸、分布、数量和类型，通过与标准评级图谱
比较，评出夹杂物类型和级别。ASTME45-2018a 中包
含两套标准评级图谱，图谱 I-A 和图谱 II。其中图谱
I-A 是以 JK 评级图为基础进行细化而形成的，包含
准在此基础上增加了 DS 类（大颗粒球状氧化物），将
物），每类夹杂物又根据宽度分为粗系和细系；ISO 标
采用苏联标准体系。
超过 D 类粗系夹杂物直径（ϕ 13μm）的单颗粒夹杂物
但是两个标准仍存在一定的差异，鉴于此，本文深入
定义为 DS 类单独评级。此外，ASTME45-2018a 规定
研 析 了 两 个 标 准 的 最 新 版 本（ISO4967-2013 和
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金相培训-GB10561钢中非金属夹杂物含量的测定
02
在定量金相技术中，需要了解 显微组织的形态、尺寸、分布 和相对含量等信息，以便对材 料的性能进行评估和预测。
03
定量金相技术的基础包括光学 显微镜、数字图像处理、计算 机辅助图像分析和统计方法等 。
图像分析系统在夹杂物测定中的应用
图像分析系统是一种基于计算机技术的数字图 像处理和分析系统，可以用于非金属夹杂物的 测定。
分类
根据其化学成分、形态、尺寸和分布 的不同，钢中非金属夹杂物可分为氧 化物、硫化物、硅酸盐等类型。
形成机制与影响因素
形成机制
钢中非金属夹杂物的形成主要与原料质量、熔炼气氛、温度场、化学成分等因素有关。 在炼钢过程中，钢液与炉渣、耐火材料、脱氧剂等发生化学反应，生成不同类型的非金
属夹杂物。
影响因素
钢的化学成分、熔炼温度、炉渣组成、脱氧方式等均对非金属夹杂物的形成产生影响。
对钢性能的影响
力学性能
非金属夹杂物在钢中充当应力集 中源，降低钢的抗拉强度、屈服 点和疲劳极限。
韧性
非金属夹杂物对钢的韧性具有不 利影响，可能导致钢材在低温或 冲击载荷下脆化。
加工性能
非金属夹杂物可能影响钢材的可 焊性和冷加工性能，如焊接时易 产生裂纹，降低冷弯性能等。
03
gb10561标准解读
标准背景与意义
钢中非金属夹杂物是影响钢材质量的 重要因素，gb10561标准是检测和 评定钢材中非金属夹杂物含量的重要 依据。
该标准的制定和实施，对于提高钢材 质量、保证工程安全、促进冶金工业 发展具有重要意义。
试验方法与步骤
01 试验前需准备样品，并进行研磨、抛光等 预处理。
为了减小误差，需要采取一系列措施，如制定科学的取样和制样方案、选 择合适的测量方法和仪器、加强操作人员的培训和技能提升等。
钢中非金属夹杂物观察和评级
钢中的非金属夹杂1. 试验目的非金属夹杂物破坏金属基体的连续性，其形态、数量、尺寸和分布影响钢的塑性、韧性、焊接性能、疲劳性能和耐蚀性等，因此，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。
2. 相关标准标准GBT 10516 2005，该标准代替GBT 10516 1989，于2005年5月13日发布，2005年10月1日实施。
夹杂物试样不经腐蚀，在明场下放大100倍，80mm 直径的视场下进行观察，选取夹杂物污染最严重的视场，与其钢种的相应标准评级图对比评定。
夹杂物分类：硫化物类，标准图谱命名为A 类。
属于塑性夹杂，较宽范围形态比（长度/宽度）的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角，经锻、轧后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段形，例如FeS 、MnS 。
氧化铝类：标准图谱命名为B 类。
属于脆性夹杂，形态比（一般＜3），为黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行（至少有3个颗粒）。
硅酸盐类：标准图谱命名为C 类。
是具有高延展性，较宽范围形态比（一般≥3）的单个呈黑色或深灰色的夹杂物，一般端部呈锐角。
例如2MnO ·SiO 2球状氧化物类：标准图谱命名为D 类。
不变形，带角或圆形的，形态比较小（一般＜3），黑色或带蓝色，表现为无规则分布的颗粒。
例如SiO 2单颗粒球状类：标准图谱命名为DS 类。
为圆形或近似圆形，直径≥13μm 的单颗粒夹杂物。
非传统类型夹杂物的评定也可以通过其形状与上述五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。
沉淀相类如碳化物、氮化物、硼化物的评定，也可以根据它们的形态与上述五类夹杂物进行比较，并按上述方法表示其化学特征。
钢中的非金属夹杂物测定夹杂物类别A B C D DS 总长度 总长度 总长度 数量 直径 评级图级别iμmμm μm 个 μｍ 0.5 37 17 18 1 13 1 127 77 76 4 19 1.5 261 184 176 9 27 2 436 343 320 16 38 2.5 649 555 510 25 53 898 822 746 36 76 3（＜1181）（＜1147）（＜1029）（＜49）（＜107）注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径类别细系粗系最小宽度最大宽度最小宽度最大宽度μm μm μm μmA 2 4＞4 12B 2 9 ＞9 15C 2 5 ＞5 12D 3 8 ＞8 13注：D类夹杂物的最大尺寸定义为直径3. 试样制备3.1 试样尺寸夹杂物形态很大程度上取决于钢材压缩变形程度，只有在变形度相似的试样坯制备的截面上才能进行结果的比较。
钢中非金属夹杂物的检测
钢中非金属夹杂物的检测一.概述非金属夹杂物是钢中不可避免的杂质，它的存在使金属基体的均匀连续性受到破坏。
非金属夹杂在钢中的形态、含量和分布情况都不同程度地影响着各种性能，诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。
因此，非金属夹杂物的测定与评定引起人们的普遍重视。
夹杂物的含量和分布状况等往往被认为是评定钢的冶金质量的一个重要指标，并被列为优质钢和高级钢的常规项目之一。
钢中非金属夹杂物按其来源和大小，大体可分为两大类：1.显微夹杂物或称内在夹杂物，这类夹杂物是钢冶炼和凝固过程中，由于一系列物理和化学反应所生成。
例如，在冶炼过程中，由于加入脱氧剂而形成氧化物和硅酸盐等。
这些夹杂物来不及完全上浮进入钢渣，而残留在钢液中，即为内在夹杂。
如：Al、Fe-si等脱氧剂可以形成下列夹杂：3FeO+2Al 3Fe+ Al2O32FeO+ Si SiO2+2FenFeO+mSiO2 nFeO·mSiO2nAl2O3+mSiO2 nAl2O3·mSiO2另外，钢在凝固冷却过程中，S、N等元素，由于溶解度的降低而生成硫化物、氮化物等也将残留在钢中。
2.宏观夹杂物或称外来夹杂物，这类夹杂物是在钢的冶炼或浇铸过程中，由于耐火材料等外来物混入造成。
其特点是大而无固定形状。
就对钢而言，宏观夹杂物的危害更大。
夹杂物的检验方法也有宏观检验法和显微检验法两种。
非金属夹杂物的显微检验法是指借助于金相显微镜在规定的实验条件下，检验金相试样中非金属夹杂物的方法。
该法的主要优点是可以确定夹杂物的类型、分布、数量和大小，可以发现极细小的夹杂物。
但是，由于受试样尺寸及取样位置、数量的限制。
所以显微检验法的评定结果在很大程度上存在偶然性。
往往会过分夸大细小夹杂物的重要性而将那些试样以外或检验面以外的较大夹杂物遗漏，所以，显微检验法总是与宏观检验法相辅相成、互相补充的。
如果非金属夹杂物的宏观检验对优质钢来说是必不可少的检验项目之一，那么显微检验法则是特殊用途钢（如轴承钢、重要用途的合金结构钢等）广泛采用的检验方法。
钢中非金属夹杂物标准图谱及评定方法的发展动态.
钢中非金属夹杂物标准图谱及评定方法的发展动态栾燕(冶金部信息标准研究院北京100730)摘要阐述了评定钢中非金属夹杂物是研究金属结构与内在质量的一种重要方法,尤其是非金属夹杂物的显微评定方法。
介绍了最新修订的ISO4967 - 1998 及美国ASTME45 - 97 标准内容,并结合该标准对各项指标进行了对比分析。
关键词钢非金属夹杂物标准动态评定钢中非金属夹杂物是研究金属结构与内在质量的一种重要方法,尤其是非金属夹杂物的显微评定方法,更是各国冶金学者长期研究课题。
随着显微设备和电子金相技术的发展,用自动图像仪及软件评定钢中非金属夹杂物的方法已经愈来愈多地用于科学研究和生产检验。
美国金属材料协会(ASTM) 已经制定了2 个标准:ASTM E1122 和ASTM E1245 。
但是,应用光学显微镜测定钢中非金属夹杂物的标准图谱评级方法,无论是过去还是现在都在被最广泛采用。
最新修订发布的国际标准ISO4967 - 1998《用标准图谱评定钢中非金属夹杂物的显微方法》和美国ASTM E45 - 97《钢中非金属夹杂物含量测定方法》对标准图谱及评定方法都做了较大修改,较好地解决了用光学显微镜评定钢中非金属夹杂物含量存在的一系列问题,使标准图谱及评定方法日趋完善。
美国ASTM E45 标准的历史最早、内容最多、使用最广,在国际上也影响最大。
该标准于1942 年首次发布时,就将J K(Jernkontoret) 图作为它的图Ⅰ,后经1947 年、1963 年、1976 年、1981 年、1985 年、1987年、1989 年、1995 年和1997 年九次修订,使标准日趋完善。
ASTM E45 - 97 内容较全,包括宏观检验法和显微检验法。
宏观检验法有酸浸低倍检验、断口检验、塔形检验和磁粉检;显微检验法根据其具体检验方法不同又分为A 法、B 法、C 法、D 法和E 法。
该标准附有图Ⅰ- r 和图Ⅱ两套评级图,图Ⅰ- r 是原J K 图和修改的J K图合并后制作的;图Ⅱ是采用美国汽车工程师学会SAE J 422a 的标准图谱,主要用于渗碳轴承钢。
钢中非金属夹杂物含量测定方法最新国家标准
钢中非金属夹杂物含量测定方法最新国家标准摘要：对比分析了2005年修订发布的GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》与原GB/T10561-1989《钢中非金属夹杂物的显微评定方法》的区别。
修订后的新标准于2005年5月13日发布、2005年10月1日正式实施。
关键词：钢；非金属夹杂物；测定方法；国家标准Abstract:钢材是模具行业使用十分广泛的金属材料。
研究表明，钢中非金属夹杂物对钢的承载能力、塑性、冲击韧性及耐蚀性等都产生不利影响。
因此，一些重要的钢制零部件和模具，需要对钢中非金属夹杂物的含量加以限制。
作为规范钢中非金属夹杂物含量检验方法的GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》是一项钢材生产与使用企业常用的国家标准。
该标准等同采用ISO4967：1998《钢中非金属夹杂物含量的测定——评级图显微检验法》，代替原GB/T10561-1989《钢中非金属夹杂物的显微评定方法》，于2005年5月13日发布、2005年10月1日正式实施。
贯彻执行该项新标准，可以使我国钢中非金属夹杂物含量的检验评定方法与国际完全接轨。
1 采标程度本次修订，提高了采用国际标准的程度。
1989年版标准是等效采用国际标准，而新标准则是等同采用国际标准。
即直接由相应国际标准翻译而来，只做了个别的编辑性修改。
和国际标准最大不同点，就是增加了资料性附录NA。
该附录给出了制取试样时的注意点等。
供参考。
2 标准名称本次修订，标准名称由原来的《钢中非金属夹杂物显微评定方法》修改为《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》。
修改后的标准名称与相应国际标准的名称是基本一致的。
修改的原因，一是考虑到等同采用国际标准，标准名称也应与相应的国际标准的名称保持一致。
二是原标准名称范围过大，没有准确概括本标准的内容范围。
目前，用显微方法评定夹杂物含量，除了用标准评级图评定这一人工方法外，还有自动图像分析法。
ISO 钢中非金属夹杂物含量的测定——标准评级图谱显微检验法
将每一个观察的视场与标准评级图谱进行对比。鉴于本标准图谱是下限图谱，因此，如 果一个视场处于两相邻标准图片之间时，应记录较低的一级。
N 式中 N 式为所观察视场的总数。 典型夹杂物检验结果列于附录 C。 7 检验报告 检验报告应包括如下各项： a）本国际标准号； b）钢种及炉号； c）产品特性和尺寸；
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d）取样方法和检验面位置； e）选用的方法（观察方法、检验方法、结果表示方法）； f）放大倍率（如果大于 100×时）； g）观察的视场数或总检验面积； h）各项检验结果（夹杂物或串状夹杂物（stringer）的尺寸超过标准评级图者应予注明）； i）对特殊类型夹杂物所采用的脚标的说明； j）检验报告编号和日期； k）检验员姓名。
对于个别夹杂物或串状夹杂物，如果其长度超过视场的宽度（0.710mm），或宽度或直 径大于粗系最大值（见表 2），则应当作超尺寸（长度、宽度或直径）夹杂物进行评定，并 分别记录。但是，这些夹杂物仍作为该视场总评级的一部分。
为了提高实际测量（A、B、C 类夹杂物的长度，DS 类夹杂物的直径）及计数（D 类夹 杂物）的再现性，实际测量时，可以采用图 7 所示的透明网格或轮廓线，表 1 和表 2 规定的 测量极限值，以及第 2 章有关评级图夹杂物形态的描述。
特别夹杂物也可按与其形态最接近的 A、B、C、D、DS 类夹杂物评定。将特殊夹杂物 的长度、数量、厚度或直径与评级图上每类夹杂物进行对比，或测量特殊夹杂物的总长度、 数量、厚度或直径，使用表 1 和表 2 选择与夹杂物含量相应的级别或厚度系列（细、粗或超 尺寸），然后，在表示该类夹杂物的符号下加注下标，以表示特殊夹杂物的性质，并在试验 报告中注明下标的含义。
钢中非金属夹杂物观察和评级.
钢中的非金属夹杂1. 试验目的非金属夹杂物破坏金属基体的连续性，其形态、数量、尺寸和分布影响钢的塑性、韧性、焊接性能、疲劳性能和耐蚀性等，因此，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。
2. 相关标准标准GBT 10516 2005，该标准代替GBT 10516 1989，于2005年5月13日发布，2005年10月1日实施。
夹杂物试样不经腐蚀，在明场下放大100倍，80mm 直径的视场下进行观察，选取夹杂物污染最严重的视场，与其钢种的相应标准评级图对比评定。
夹杂物分类：硫化物类，标准图谱命名为A 类。
属于塑性夹杂，较宽范围形态比（长度/宽度）的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角，经锻、轧后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段形，例如FeS 、MnS 。
氧化铝类：标准图谱命名为B 类。
属于脆性夹杂，形态比（一般＜3），为黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行（至少有3个颗粒）。
硅酸盐类：标准图谱命名为C 类。
是具有高延展性，较宽范围形态比（一般≥3）的单个呈黑色或深灰色的夹杂物，一般端部呈锐角。
例如2MnO ·SiO 2球状氧化物类：标准图谱命名为D 类。
不变形，带角或圆形的，形态比较小（一般＜3），黑色或带蓝色，表现为无规则分布的颗粒。
例如SiO 2单颗粒球状类：标准图谱命名为DS 类。
为圆形或近似圆形，直径≥13μm的单颗粒夹杂物。
非传统类型夹杂物的评定也可以通过其形状与上述五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。
沉淀相类如碳化物、氮化物、硼化物的评定，也可以根据它们的形态与上述五类夹杂物进行比较，并按上述方法表示其化学特征。
钢中的非金属夹杂物测定夹杂物类别评级图级别A 总长度μmB 总长度μm 17 77 184 343 555 822 （＜1147）C 总长度μm 18 76 176 320 510 746 （＜1029）D 数量个 1 4 9 16 25 36 （＜49）DS 直径μｍ 13 19 27 38 53 76 （＜107）i0.5 1 1.5 2 2.5 337 127 261 436 649 898 （＜1181）注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径类别最小宽度μm细系最大宽度μm 4 9 5 8最小宽度μm ＞4 ＞9 ＞5 ＞8粗系最大宽度μm 12 15 12 13A B C D2 2 2 3注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径3. 试样制备3.1 试样尺寸夹杂物形态很大程度上取决于钢材压缩变形程度，只有在变形度相似的试样坯制备的截面上才能进行结果的比较。
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(6) 夹杂物的测定 本章分观察方法和实际检验两条对夹杂物含量
准所没有的 。
的测定方法做出了规定 。新标准规定了投影到毛玻
(5) 取样位置与数量及试样制备 新标准规定的试样尺寸及抛光面积与旧标准相
璃上和用目镜直接观察两种观察方法 。同时 , 规定 了 A 法 (最恶劣视场评定 ) 和 B 法 (逐个视场评
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标准解读
准明确指出标准图谱可能不适用于易切削钢等类钢 材 。因为易切削钢含硫相对较高 , 其中夹杂物的形 态 、分布及数量等 , 与普通钢夹杂物有一定程度的 不同 。因此 , 标准评级图可能不适用 。
2) 关于放大倍数 由于评级图谱和各级别的长度界限值是在 100 倍下规定的 , 故新标准规定在 100倍放大率下进行 观察 。新 、旧标准不同的是 , 将投影法观察的放大
倍数由原来的 100 倍修改为 100 ±2 倍 。而将用目 镜直接观察所需的放大倍数由原来的 90～110 倍修 改为在显微镜的适当位置放置试验网格 。以使检验 面内的面积为 015mm2。
物体来描述夹杂物 。即用长度 、宽度来描述夹杂物 的形态更为妥当 。因此 , 新标准采用了 “宽度 ”这 一用词 。
四是将常见夹杂物的级别由原来的划分为五个 级别修改为划分为六个级别 。新标准将每个系列夹 杂物分 为 015、 1、 115、 2、 215、 3 共 六 个 等 级 。 级别的数字越大 , 表示夹杂物的数量越多或尺寸越 大 。即表示 A、B、 C 类夹杂物的长度或串 (链 ) 状夹杂物长度是递增的 、D 类夹杂物的数量是递增 的 、DS类夹杂物的直径是递增的 。还分别给出了 夹杂物系列与级别的具体划分界限值 。这也是旧标
> 40mm
与旧标准相同
> 40mm
(省略 )
尺寸分段不同 取样位置相同
≤25mm
检 验 面 位 于 宽 度 1 /4 处的全厚度截面
≤30mm
检 验 面 位 于 宽 度 1 /2 尺寸分段和取样
处的全厚度截面
位置均不相同
钢板
> 25mm ～50mm
检 验 面 位 于 宽 度 1 /4 和从 钢板 表 面 到 中 心 的 位置 , 检 验 面 为 钢 板 厚 度的 1 /2截面
(3) 范围 新版 GB / T 10561—2005 分七章和五个附录 , 规定了用 标 准 图 谱 评 定 钢 材 中 非 金 属 夹 杂 物 的 原 理 、取样方法 、试样制备 、夹杂物含量的测定 、检 验结果表示方法 、试验报告等 。同时 , 以资料性附 录的形式给出了测定非金属夹杂物的图像分析法 , 供参考使用 。该标准适用于压缩比大于或等于 3的 轧制或锻制钢材中非金属夹杂物的评定 。但可能不 适用于某些类型的钢 , 如 : 易切削钢。另外 , 图谱 评定法虽然可以广泛用于对给定用途钢适应性的评估 。 但是 , 由于试验人员的影响 , 即使采用大量试样也很 难再现试验结果。因此 , 使用本方法时应十分谨慎。 与旧标准相比 , 一是新标准的适用范围扩大 了 。新标准不仅规定了图谱分析法 , 而且给出了图 象分析法 。因此 , 不仅可以用标准评级图法评定 3 级以下的夹杂物 , 而且可以用所给出的图像分析法 评定所有级别 (包括 3级以上 ) 的夹杂物 。而旧标 准却未给出图像分析法 。二是新标准增加了对适用 钢材变形程度的说明 。旧标准只笼统规定适用于压 延变形的钢材 , 却没有给出变形程度 。考虑到变形 程度对钢材夹杂物的评定影响很大 , 新标准强调适 用于压缩比大于或等于 3的钢材 。换言之 , 对未变 形和未经足够变形的钢材就不适用 。三是新标准增 加了标准图谱可能不适用于某些钢材的说明 。新标
表 2 新旧标准关于取样位置规定不同点
钢材分类
新 标 准
尺寸分段
取样位置
旧 标 准
尺寸分段
取样位置
说明
≤25mm
与旧标准相同
≤30mm
(省略 )
尺寸分段不同 取样位置相同
钢棒 、钢坯 > 25mm ～40mm 与旧标准相同
> 30mm ～40mm (省略 )
尺寸分段不同 取样位置相同
作为规 范 钢 中 非 金 属 夹 杂 物 含 量 检 验 方 法 的 GB / T 10561—2005 《钢中非金属夹杂物含量的测 定 标准评级图显微检验法 》是一项重要并广泛使 用的推荐性国家标准 。该标准等同采用 ISO 4967∶ 1998 《钢中非金属夹杂物含量的测定 —评级图显微 检验法 》, 代替原 GB / T 10561—1989 《钢中非金 属夹杂物的显微评定方法 》, 于 2005 年 5 月 13 日 发布 、2005年 10月 1 日正式实施 。贯彻执行该项 新标准 , 可以使我国钢中非金属夹杂物含量的检验 评定方法与国际完全接轨 。本文通过新 、旧标准对 比分析 , 指出了新 、旧版本存在的主要区别 。
标准解读
钢中非金属夹杂物含量的 评定方法国家标准的变化
辽宁五一八内燃机配件有限公司 □王开远
钢材是机械行业使用十分广泛的金属材料 。研 究表明 , 钢中非金属夹杂物对钢的承载能力 、塑 性 、冲击韧性及耐蚀性等都产生不利影响 。尤其显 著降低钢的疲劳强度 , 往往作为裂纹源而成为钢产 品产生疲劳破坏的原因 。因此 , 一些受交变载荷作 用的钢制零部件产品 , 需要对钢中非金属夹杂物的 含量加以限制 。
3) 关于检验评定方法 新标准对 A 法和 B 法两种检验评定方法的规 定 , 与旧标准基本相同 。值得说明的 , 一是采用 B 法评定时 , 应连续地移动视场 , 保证每个视场相 接 , 而不是随机选择视场 ; 二是在将所观察的视场 与标准图谱进行对比评定时 , 应使用标准中表 1和 表 2规定的评级界限 (即本文给出的表 2 和表 3 ) 以及该标准第 2章关于夹杂物形态的描述作为评级 图片的说明 ; 三是当同类的粗大和细小的夹杂物出 现在同一视场时 (呈同一直线分布或不呈同一直线 分布 ) , 均不可分开评定 , 其级别应将两系列 (粗 系 、细系 ) 夹杂物的长度或数量相加后按占优势的 那种夹杂物评定 。 新标准对有一定间距的 A、B、C 类 (即串或 条状 ) 夹杂物的评定做出了规定 , 这是旧标准所没
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也应与相应的国际标准的名称保持一致 。二是原标 准名称范围过大 , 没有准确概括该标准的内容范围。 目前 , 用显微方法评定夹杂物含量 , 除了用标准评 级图评定这一人工方法外 , 还有自动图像分析法。 而该标准规定的仅是标准评级图法。因此 , 新标准 采用国际标准的名称 , 在原来基础上补充了 “标准 评级图 ”几个字 。可见 , 修改后的名称更准确。
三是将夹杂物 “厚度 ”一词修改为 “宽度 ”。 新标准仍将除 DS类外的其余四类夹杂物分成粗系 和细系两个系列 。值得注意的是 , 在表达粗系 、细 系划分时 , 新标准不再称按厚度划分 , 而是改称按 宽度划分 。这主要是考虑检验面上应按二维平面的
同 , 仍分别为 20mm ×10mm、 200mm2 。并在平行 于钢材纵轴 , 位于外表面与中心的中间位置取样 。 新标准按钢棒或钢坯 、钢板 、其他钢材三类分别规 定钢材的取样位置 。其中 , 具体给出了钢棒或钢坯 以及钢板的取样位置 。并要求取样数量在具体产品
3
C
硅酸盐
具有高的延展性 , 有较宽范围形态比 (一般 ≥3) 的单个呈黑色或深灰色夹杂物 , 一 般端部呈锐角
4
D
球状氧化物 不变形 , 带角或圆形的 , 形态比小 (一般 < 3) , 黑色或带蓝色的无规则分布的颗粒
5
DS 单颗粒球状类 圆形或近似圆形 , 直径 ≥13μm 的单颗粒夹杂物
杂物评定 。但在试验报告中应加注一个下标 。如 : DSu IF表示球状硫化物 、DCaS表示球状硫化钙 、DRES 表示球状 稀土 硫 化 物 、DUP 表 示 球 状 复 相 夹 杂 物 (如硫化钙包裹着氧化铝 ) 等 。而沉淀类夹杂物包 括硼化物 、碳化物 、碳氮化合物或氮化物等 , 也可 以根据他们的形态与上述五类夹杂物进行比较 , 并 按上述的方法表示它们的化学特征 。对非传统夹杂 物 , 在试验前可采用大于 100 倍的放大率进行分 析 , 以确定其化学特征 。
二是在旧标准基础上 , 增加了 DS类即单颗粒球 状类夹杂物的规定以及对各类夹杂物形态 、分布、
过将其形状与上述常见的五类夹杂物进行比较 , 并 性质 、颜色等的描述 , 以有助于对不同类夹杂物的 注明其化学特征 。例如 : 球状硫化物可作为 D 类夹 识别 。标准给出的各类夹杂物的类型与形态见表 1。
表 1 各类夹杂物的类型与形态
序号 类别
类型
形 态
1
A
硫化物
具有高的延展性 , 有较宽范围形态比 (即 : 长度 /宽度 ) 的单个灰色夹杂物 , 一般端 部呈圆角
2
B
氧化铝
大多数没有变形 , 带角的 , 形态比小 (一般 < 3) , 黑色或带蓝色的颗粒 , 沿轧制方 向排成一行 (至少有三个颗粒 )