ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定-培训讲稿
金属夹杂物(介在物)测定方法
CONFIDENTIAL
介在物的各个类别如下述进行鉴别
组别A（硫化物类）：一般边缘圆，高延伸性，纵横比大的灰色的个别粒子。
组别B（氧化铝类）：没有多数的变形，有角，纵横比低（一般未满3）的黑色带青色的沿变形方向 排列（3以上）粒子群。
组别C（硅酸盐类）：一般边缘尖锐，高延伸性，纵横比大（一般3以上），黑色或深灰色的个别的 粒子。
这里超尺寸长度L4
a)只是长度超尺寸的介在物
这里超尺寸长度L4
b)厚度又或者直径超尺寸的介在物 图B.2 超尺寸介在物的视野评定
C1
图B.1 视野的评定
11/13
CONFIDENTIAL
组别A
前端圆
组别B
各个粒子比较接近圆形
组别C
前端锐角 颜色黑或深灰
色淡灰 整体呈线状，与C系类似 粒子的宽度比较均一
746.1以上 1029未满
1029以上 1359未满 1359以上 1737未满
36以上 49未满
49以上 64未满 64以上 81未满
76以上 107未满
107以上 151未满 151以上 214未满
3/13
CONFIDENTIAL
依据ASTM E45 Table 2 组别 薄系(Thin) 最小厚度 (μ m) A B C D 2以上 2以上 2以上 2以上 最大厚度 (μ m) 4以下 9以下 5以下 8以下 厚系(Heavy) 最小厚度 (μ m) 超4 超9 超5 超8 最大厚度 (μ m) 12未满 15未满 12未满 13未满
在一条直线上断断续续的分布着粒子 整体呈线状，与A系类似 粒子的宽度中，有细小部分也有粗厚部分
组别D
组别DS
圆形或接近圆形 各个粒子的位置随机分布 组别D和组别DS的大小不一样
金属夹杂物(介在物)测定方法
依据JIS G0555 表1 DS 直径（μ m） 13以上 19未满 19以上 27未满 27以上 38未满 38以上 53未满 53以上 76未满
0.5 1 1.5 2 2.5
3
3.5 4
898以上 1181未满
1181以上 1498未满 1498以上 1898未满
822.2以上 1147未满
1147以上 1530未满 1530以上 1973未满
10/13
CONFIDENTIAL
附属书B（参考） 视野的评定及超尺寸介在物的评定
B. 1 视野的评定例子（参考图B. 1）
A2
B.2 超尺寸介在物的评定例子 介在物只有长度超出尺寸时，试验方法B则是视野内 介在物部分的长度，试验方法A则是0.710mm加上在同一视野中的同一种类的介在物 余下的介在物长度[参照图B.2b)]。 介在物的厚度又或者直径（组别D时）超过尺寸时，在那个视野中的厚系中分等级。 组别D中介在物比49还多时，依据附属书D中的计算算式来计算号码。 组别DS中直径超过0.107mm时，依据附属书D中的计算算式来计算号码。
图8
组别A及C介在物
图9
组别B介在物
5/13
CONFIDENTIAL
附属书A（规定） 组别A, B, C, D及DS介在物的标准图
A (硫化物类) 薄系 厚度：2μ m以上4μ m以下 最小总长度 厚系 厚度：超过4μ m、未满12μ m
i = 0.5
i=2
37μm
436μm
i = 2.5 i=1 127μm 649μm
B (氧化铝类)
薄系 厚度：2μ m以上9μ m以下
最小总长度
厚系 厚度：超过9μ m、未满15μ m
钢中夹杂物含量评定的标准试验方法
ASTM E45-2013钢中夹杂物含量评定的标准试验方法Standard Test Methods for Determining theInclusionContent of Steel①本标准的固定编号为E45；其后面的数字表示最初釆用或最后修订的年份。
括号里的数字表示此标准的最后重新批准时间。
上标希腊字母（ε）表示最后一次修订或复审后的编辑修改。
本标准已经美国国防部认可采用。
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。
宏观试验法包括低倍腐蚀、断口、台阶和磁粉法。
显微试验法通常包括5 种检测。
依据夹杂物形状而不以化学特点，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的一种或多种。
根据这些方法在钢中的应用情况，将分别给予介绍。
1.2 本标准介绍了依据显微试验方法A 和方法D，使用JK 评级图评定夹杂物的程序。
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，这些方法都应不能作为合格与否的判据。
1.5 该标准以国际单位制规定的单位为标准单位，圆括号里的内容为转化的近似值。
1.6 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. 引用文件2.1 ASTM 标准：②E3 制备金相试样指南E7 金相显微检测相关术语①本试验方法由ASTM 的E04《金相》委员会管辖，并由E04.09《夹杂物》分委员会直接负责。
现版本于2013 年5 月1 日批准，2013 年5 月出版。
原版本在1942 年批准。
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。
ASTME45-2005钢中夹杂物含量的评定方法(精)
ASTM E45-2005 钢中夹杂物含量的评定方法本标准按E45标准颁布发行。
代号后所紧跟的数字表示最初的采用年份，如果是修订本，则表示过去最近一次修的年份。
圆括号里的数字表示过去最近一次重新批准的年份。
本标准经国防部批准发布。
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。
宏观试验法包括低倍腐蚀、断口、台阶和磁粉法。
显微试验法通常包括5种检测。
依据夹杂物形状而不以化学特点，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 本标准介绍了依据显微试验方法A和方法D，使用JK评级图评定夹杂物的程序。
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 该标准以国际单位制规定的单位为标准单位，圆括号里的内容为转化的近似值。
1.6 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：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 金相显微检测术语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 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E1444 磁粉探伤法的操作规程E 1951 光电子显微镜和扫描电镜操作指南2.2 SAE标准：AMS 2300，高级飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序AMS 2301，飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序AMS 2303，飞行性能钢的清洁度：耐腐蚀马氏体钢磁粉检测程序AMS 2304，特种飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2.32.4 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 。
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
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
DS 类直径μm
ISO
规定值
25
49
64
81
100
25
25
49
64
81
100
19
38
53
76
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
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法
—— 直径或边长大于 25mm、小于或等于 40mm 的钢棒或钢坯：检验面为通过直径的截面的一 半（由试样中心到边缘，图 2）；
—— 直径或边长小于或等于 25mm 的钢棒：检验面为通过直径的整个截面，其长度应保证得 到约 200mm2 的检验面积（图 3）；
形态比 aspect ratio 二维平面上微观形貌的长宽比 3.2 不连续条状 discontinuous stringer 在一平行于热加工轴向的平面上成直线排列的三个或三个以上，并且任意两个相邻的夹杂物之 间的横向间距不超过 15μm，纵向间距小于 40μm 的夹杂物 3.3 细条状夹杂物 strIp inclusion 在变形方向被高度拉长的单个夹杂物，或者在一平行于热加工轴向的平面上成直线排列的，并 且任何两个最邻近的夹杂物之间的横向距离不超过 15μm，纵向间距小于 40μm 的三个或三个以上的 夹杂物 3.4 聚集类夹杂物 gather inclusion 相邻夹杂物的横向距离 s（夹杂物中心之间的距离）≤15μm 呈簇状分布的夹杂物 3.5 非传统夹杂物 non-traditional inclusion 除传统硫化物、氧化物、硅酸盐夹杂物外，炼钢过程中经过添加稀土元素或钙处理后形成的稀 土夹杂物、钙夹杂物以及复合夹杂物。 3.6 沉淀相类 types of precipitate 饱和固溶体温度降低时析出的或固溶处理后得到的过饱和固溶体在时效时析出的相。这类析出 相包括氮化钛、硼化物、碳化物、碳氮化合物、氮化物或其他金属间化合物。
—— 厚度小于或等于 25mm 的钢板：检验面位于宽度 1/4 处的全厚度截面（见图 4）； —— 厚度大于 25mm、小于或等于 50mm 的钢板：检验面为位于宽度的 1/4 和从钢板表面到中
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)
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”3.6.1 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。
3.6.2 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。
3.6.3 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。
然而,不论采用减少检验视场数或采用按一定分布规律的视场检验,均应事先协商一致。
非金属夹杂物
金相分析
表 主要元素及其参考含量 （wt%） 元素 Ca Si Mn Al O Na Mg K Fe 含量 22.43 15.49 0.91 4.12 47.27 6.45 1.12 0.14 2.07
元素
含量
表 O
主要元素及其参考含量 （wt%） Fe Mg Ca Si S Al
5.56 4.28 2.32 1.16 1.11
45.30 7.33
钢中非金属夹杂物的鉴定方法
夹杂物的鉴定分为宏观鉴定和微观鉴定。宏观鉴定的方法有探伤法、 低倍检验等，主要用于宏观性检验。本章主要介绍微观鉴定方法，有 金相分析、电子光学方法（电子探针、扫描电镜附能谱仪分析）等。 另外还可利用电解分离法分离出夹杂物，测定夹杂物的化学组成及含 量。 金相分析法 金相分析法是夹杂物一般定性及定量分析应用最为广泛的一种简便方 法，即利用金相显微镜进行比对或计算的方法测定钢中夹杂物的含量， 还能够鉴别夹杂物的类型、形状、大小和分布。在金相鉴别的基础上， 可为电子探针、能谱成分测定提供确切区域。 明场鉴定方法：在明场下，主要研究夹杂物的形状、大小、分布、数 量、表面色彩、反光能力、结构、磨光性和可塑性等，通常在放大 100～500倍下进行。 暗场鉴定方法：暗场下可研究夹杂物的透明度和固有色彩。 偏振光鉴定方法：在偏振光下主要判别夹杂物的各向异性效应和黑十 字等现象。
GB/T 10561-2005（ISO 4967:1998）检测方法
该标准把钢中非金属夹杂物分为A、B、C、D、DS等五大类，其中又 把A类～D类按夹杂物粗、细（宽度或直径）分为两类，分别评定，用 字母e表示粗系的夹杂物，每类夹杂物随含量（递增）级别从0.5级至3 级，级差为0.5级，共6个级别。 非常规类型夹杂物的评定也可通过将其形状与上述五类夹杂物进行比 较，并注明其化学特征，例如：球状硫化物可作为D类夹杂物评定， 但在实验报告中应加注一个下标（如Dsulf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；DDup表示球状复相夹杂物， 如硫化钙包裹着氧化铝）。 沉淀相类如硼化物、碳化物、碳氮化合物或氮化物的评定，也可以根 据它们的形态与上述五类夹杂物进行比较，并按上述的方法表示它们 的化学特征。
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定-培训讲稿
A、D、E法推荐刻线或网格
典型扫描方式
A法（最恶劣视场）
手动法
•要求在100倍下对一个160mm2的抛光面进行检测 •单个视场面积0.50mm2,边长0.71mm的正方形 •将视场与图谱中的方框图进行对比，找出最恶劣的视场，以此级别作为每个试样的 检验结果 •一批钢中所有试样夹杂物最恶劣视场的平均值作为结果（一批中n个试样） •超尺寸的夹杂应单独记录下来 •夹杂物的主要化学成分可在结果中报出，即硫化物、硅酸盐或氧化物，还有碳化物 或氮化物 •试样放置在显微镜样品台上，使得试样表面与光轴平行 •调整试样位置，使得夹杂物平行于样品台移动的X或Y轴方向 •对显微镜进行正确的校准检查；调整到合适的亮度水平 •夹杂物可以在除100倍以外的放大倍率下检验和鉴别，只要评定时在标准规定的 0.5mm2视场内即可。 •进行灰度值设定区分硫化物和氧化物 •光环效应：当检验硫化物时，在同一视场内氧化物外围可观测到的一种假象。可通 过自动特征描绘或对二进制图像运用适当的算法加以纠正。 •对夹杂物的定量描述时， •空白视场（没有任何类型和宽度的夹杂物），为0级视场 •非评级视场（夹杂物的宽度≤2µm,长度小于最小界限值），为0.5级视场 •对于夹杂物含量很低的钢材来说，级别可以按0.25级或0.1级递增
宏观检验法分类
宏观侵蚀
• 显示夹杂物的含量和分布，如大型氧化物夹杂 • 显示硬化工件断口上夹杂物的存在和位置，用于长 度0.4mm以上的夹杂物 • 评定轧钢或锻钢加工面上的夹杂物，用于测定长度 ≥3mm的夹杂物 • 显示铁磁材料经过加工、磁化并施加磁粉后检验， 用于0.4mm以上的夹杂物测定。
断口分析
手动步骤
•规定视场为具有0.71mm（0.02791 平方英寸）边长的方形区域 •首先，用不易去掉的标志或锥形碳化物划痕器在试样上标出所需检验区域的轮廓 •将试样放置在显微镜上，从试样的一个角部视场开始进行检验，与图I- r 的图谱进行比较 •按粗系和细系分别记录下最相似视场的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ类夹杂物级别 •一个夹杂物的数量很小或长度较短，低于1/2 级时，则应记为０级。 •移动显微镜载物台以显示相邻的视场，并重复与图I-r 的比较步骤，直至完毕 •与方法Ａ相比，本方法是对每个视场进行评级的方法
ASTME45-2005钢中夹杂物含量的评定方法
ASTM E45-2005 钢中夹杂物含量的评定方法本标准按E45标准颁布发行。
代号后所紧跟的数字表示最初的采用年份，如果是修订本，则表示过去最近一次修的年份。
圆括号里的数字表示过去最近一次重新批准的年份。
本标准经国防部批准发布。
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。
宏观试验法包括低倍腐蚀、断口、台阶和磁粉法。
显微试验法通常包括5种检测。
依据夹杂物形状而不以化学特点，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 本标准介绍了依据显微试验方法A和方法D，使用JK评级图评定夹杂物的程序。
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 该标准以国际单位制规定的单位为标准单位，圆括号里的内容为转化的近似值。
1.6 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：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 金相显微检测术语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 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E1444 磁粉探伤法的操作规程E 1951 光电子显微镜和扫描电镜操作指南2.2 SAE标准：AMS 2300，高级飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序AMS 2301，飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序AMS 2303，飞行性能钢的清洁度：耐腐蚀马氏体钢磁粉检测程序AMS 2304，特种飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2.32.4 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 。
钢中夹杂物含量的测定培训讲稿
满足市场需求：随 着市场需求的变化 ，企业需要不断更 新测定技术，以满 足不同客户的需求 。
实践经验分享的意义
提高工作效率：通过分享实践经验，可以避免重复工作，提高工作效率。
提升技术水平：通过分享实践经验，可以互相学习，提升技术水平。
促进团队协作：通过分享实践经验，可以加强团队协作，共同解决问题。 积累知识财富：通过分享实践经验，可以积累知识财富，为以后的工作提 供参考。
测定步骤
取样：从钢中取样，确保样品具有代表性 制备：将样品进行研磨、筛分等处理，使其成为均匀的粉末 分析：使用X射线衍射、电子探针等仪器对样品进行分析，确定夹杂物的种类和含量 计算：根据分析结果，计算夹杂物的含量，并判断其对钢的性能影响
注意事项
样品处理：确 保样品清洁、 干燥、无污染
仪器校准：定 期校准仪器， 确保测量精度
夹杂物含量的测定原理
夹杂物含量的测定方法主要包括 化学分析法和物理分析法
物理分析法包括X射线衍射法、电 子探针法和扫描电子显微镜法等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
化学分析法包括光谱分析法、色 谱分析法和质谱分析法等
夹杂物含量的测定原理主要是通 过分析样品中的元素、化合物和 微结构等特征，来确定夹杂物的 种类、含量和分布情况。
操作规范：严 格按照操作规 程进行，避免
人为误差
数据记录：准 确记录测量数 据，便于后续
分析
测定标准的意义
确保产品质量：通过测定夹杂物 含量，可以确保钢的质量符合标 准要求
降低成本：通过测定夹杂物含量， 可以减少废品率，降低生产成本
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
提高生产效率：通过测定夹杂物 含量，可以及时发现问题并采取 措施，提高生产效率
钢中夹杂物的鉴定
钢中夹杂物的鉴定一、实验目的在正常条件下，钢的温度冷却到固相线以下时就会发生硫化物、碳化物和氮化物的析出。
绝大多数氧化物和一些硫化物夹杂在钢液中形成。
在钢凝固之前，如果不去除这些夹杂物，将引起连铸产品的缺陷，对连铸生产顺利进行带来问题和困难，如，降低生产率、降低产品性能、降低金属收得率等。
本实验的主要目的是为了让同学了解钢中夹杂物对钢性能的影响，并掌握对钢中夹杂物的评级。
二、实验设备与试样1.蔡司金相显微镜2.非金属夹杂物的标准试样三、实验原理----钢中夹杂物的分类A类、（硫化物类）具有高延展性，有较宽范围形态比（长度/宽度>3）的单个呈灰色夹杂物。
B类、（氧化铝类）大多数没有变形，带角，形态比小（一般<3）呈黑色或者蓝色颗粒，沿轧制方向排成一行，至少三个。
C类、（硅酸盐类）具有高延展性，有较宽范围形态比（>3）的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角。
D类、（球状氧化物类）不变形，带角或者圆形的，形态比小（<3）。
黑色或者带蓝色的，无规则分布的颗粒。
DS类、（单颗粒球状类）圆形，或近似圆形，直径不小于13um的单颗粒夹杂物。
四、实验内容及步骤2、国标《钢中非金属夹杂物的测定》（GB/T10561-2005）3、金相显微镜的操作4、非金属夹杂物的标样观察，并评级五、作业1、对下列三幅图中任选一副图，评级，并在实验报告中画出大概的图样。
2、去图书馆查阅非金属夹杂的书籍或者文献，书籍写出名称、作者名称、出版社，并摘抄前言或者概述中有关本书内容的简介，字数多于300。
文献写出名字，作者，期刊名，页数范围，以及摘要。
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。
国外钢中非金属夹杂物检验标准解析
国外钢中非金属夹杂物检验标准解析ISO非金属夹杂物检验标准（1）ISO 4967:2013ISO 4967:2013《钢非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》，替代ISO 4967:1998，但其内容仅有极少变化，其检验方法及评级图均未改变。
该标准的1988版已被GB/T 10561-2005等同采用。
（2）ISO 9341-1996ISO 9341-1996《光学和光学仪器接触镜固定接触镜中夹杂物和表面缺陷不完备性的测定》，介绍了使用固定接触镜检测夹杂物和表面缺陷的方法和步骤，已于2006年废止，并由ISO 18369.3:2006 《光学和光学仪器接触镜第3部分：测试方法》替代。
美国非金属夹杂物检验标准（1）ASTM B796-2014ASTM B796-2014《粉末锻造件非金属夹杂物含量测试方法》，替代 ASTM B796-2007，适用于粉末锻造件中非金属夹杂物级别金相法测定，要求试样核心区域100%无孔隙检出。
如有空隙存在，则残余的孔隙很难与氧化物夹杂区分。
（2）ASTM E45-2013ASTM E45-2013《测定钢材夹杂物含量的试验方法》，是应用相当广泛的非金属夹杂物检验标准，其中的检验方法包括4种宏观检验方法和5种微观检验方法（手动和图像分析），用来描述钢中夹杂物的含量和检验结果的报告方法，其中5种微观检验方法包括：A法（最差视场法）、B法（长度法）、C法（氧化物和硅酸盐法）、D法（低夹杂物含量法）和E法（SAM评级法）；ASTM E45建立了一系列描述典型夹杂物特征（尺寸，类型和数量）的标准参考图谱（JK图谱和SAE图谱），其中SAE图谱见SAE手册上推荐的J422操作规程；A 法（最恶劣视场），D法（低夹杂物含量）和E法（SAM评级）的图谱是以JK图谱为基础开发的，而C法（氧化物和硅酸盐法）使用SAE 图谱。
（3）ASTM E1122-1996ASTM E1122-1996《应用自动图象分析测定JK夹杂物级别的标准试验方法》，已于2006年作废，相关内容融合到新修订的ASTM E45-2013中的A法和D法中。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
A、D、E法推荐刻线或网格
典型扫描方式
A法（最恶劣视场）
手动法
•要求在100倍下对一个160mm2的抛光面进行检测 •单个视场面积0.50mm2,边长0.71mm的正方形 •将视场与图谱中的方框图进行对比，找出最恶劣的视场，以此级别作为每个试样的 检验结果 •一批钢中所有试样夹杂物最恶劣视场的平均值作为结果（一批中n个试样） •超尺寸的夹杂应单独记录下来 •夹杂物的主要化学成分可在结果中报出，即硫化物、硅酸盐或氧化物，还有碳化物 或氮化物 •试样放置在显微镜样品台上，使得试样表面与光轴平行 •调整试样位置，使得夹杂物平行于样品台移动的X或Y轴方向 •对显微镜进行正确的校准检查；调整到合适的亮度水平 •夹杂物可以在除100倍以外的放大倍率下检验和鉴别，只要评定时在标准规定的 0.5mm2视场内即可。 •进行灰度值设定区分硫化物和氧化物 •光环效应：当检验硫化物时，在同一视场内氧化物外围可观测到的一种假象。可通 过自动特征描绘或对二进制图像运用适当的算法加以纠正。 •对夹杂物的定量描述时， •空白视场（没有任何类型和宽度的夹杂物），为0级视场 •非评级视场（夹杂物的宽度≤2µm,长度小于最小界限值），为0.5级视场 •对于夹杂物含量很低的钢材来说，级别可以按0.25级或0.1级递增
金相样制备必须小心把握，以获取质量高的 检验面进行人工和图像分析
淬火钢中夹杂物在正常退火下易抛掉，可以 在相对较低的回火温度下标准热处理，可较 好保存夹杂物
若试样足够大可以正常的磨抛，则不需要镶 嵌
校准与标准化
显示屏
• 对于图像分析，样品台千分尺和直尺必须经国家校准实验室校准的仪器，用来确 定系统的放大倍数 • 两点放大后的距离除真实距离就可以确定屛幕的放大倍数（直尺在显示屏法） • 已知水平或垂直距离，通过像素数目就可以确定像素大小 • 利用比例尺或模板上的已知长度除显示器上代表该长度的像素数，就可确定每个 屛幕放大倍率的像素大小
图像分析法
B法（长度）
测定方法 • 在放大100 倍下检查具有160mm2 的抛光表面的试样。对每个长度大于等于 0.127mm 的夹杂物进行测量和记录 • 用一种平行线图形在放大100 倍下进行检验，平行线之间的距离相当于试样表 面上的0.127mm（0.005 英寸）。这个距离作为测量夹杂物长度的一个单位 • 绘制（或粘贴）在观察屏上，在试样放大100 倍时，此平行线之间的距离应是 12.7mm（0.5 英寸） •· 用碳化物划线器在试样上标出所需检验区域轮廓 • 然后将试样放置于显微镜上，从标出区域的一个角部视场开始检查 • 测量和记录该视场中所有长度大于等于一个单位的夹杂物 • 夹杂物间隔距离大于一个单位时，不评作一个条状夹杂物，而按两个夹杂物评 级 • 每条夹杂物的长度应修约为较低的相邻整数单位，并仅仅记录整数单位的长度。
举例
结果表示：6d-23-A。
这表示所观察到的最长的夹杂物 长度为6 个单位，d为不连续的 夹杂为3 个平均长度为2 个单位 的夹杂物 其背景夹杂物与背景显 微图谱系列中的Ａ图相似
C法（氧化物和硅酸盐）
本方法应在放大100 倍下，检查具有160mm2 抛光表面的试样。 •应检查试样上每个视场中出现的不变形氧化铝和可变形条状硅酸盐夹杂物，并对照图Ⅱ 评级 •对每个检验试样上的各类最长的条状夹杂物对照图Ⅱ的名称进行记录。（“Ｏ”代表氧 化铝，“Ｓ”代表硅酸盐），注意本方法不评定硫化物。 步骤 •在试样表面呈现一个面积为0.83mm2 的视场，相当于试样表面上的0.79× 1.05mm2 •首先，用不易去掉的标志或锥形碳化物划痕器在试样上标出需检验区域的轮廓 •试样放置在显微镜下，从标出区域的一个角部视场开始检查 •矩形蔽光框的长边应平行与轧制方向 •将该视场与图Ⅱ比较，记录下最相似的氧化物和硅酸盐条状，或两者所有存在的系列夹 杂物的视场编号 •如一个夹杂物的长度处于图Ⅱ的两个编号的视场框之间时，应修约为较小的一个整数值 •当试样表面的条状夹杂物在纵向间隔距离大于等于40μm（0.0016 英寸）时，应将其作 为两个夹杂物评定。 •移动显微镜的载物台以显现相邻的视场，并重复与图Ⅱ比较步骤。持续到试样上所需检 验的抛光面全部检查完毕为止
在同一取样位置截取足够 多的试样镶嵌在一起，组 成一个面积接近 160mm 2 检 验 面
横截面厚度或直 径<0.95mm
在同一取样位置截取 10 个 纵向样镶嵌在一起，组成 一 个 面 积 可 以 小 于 1 6 0 m m 2 检 验 面
试样制备
试样必须抛光，在显微镜下观察为一平面， 使夹杂物的尺寸和形状可以准确的显示出来
当表示夹杂物的长度超过金相图谱中所示的最大长度时，可采用修正的 方法（添加后缀数字）
• 可用来表示被标注的夹杂物的数量或者当一个夹杂物的长度大于显微照片上显示的最大长 度时，来表示该夹杂物的准确长度
D法（低夹杂物含量）
本检验方法使用于评定夹杂物含量较低的钢，评级时按半级递增（手动法）
•在放大100 倍下，对具有 160mm2 抛光表面试样进行检查 •在抛光试样表面，对每个0.50mm2的视场进行Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ类夹杂物检查并记录和计算，
任何形态 比<2、不 属于B类或 C类串（条） 状夹杂的 氧化物被 定义为D类， 无形态限 制
夹杂物的评定
夹杂物分为粗系和细系两类， 评定时，选择最具代表性的 级别评定，如果长度方向上 的大部分区域都属于粗系范 围，就判定为粗系。 最小宽度小于2µ m的夹杂物 的长度或数目不参与评级判 定
注：视场实际检验面积 0.50mm2
取样要求
方向
样品 面积
夹杂 物
数量
试样尺寸总体要求
试样抛光面的最小面积是160mm2
抛光面必须与钢材的轧制方向平行。水 平轧制的钢件，试样截面应垂直于轧制 面；对于圆钢和钢管，试样截面在直径 方向上。
抛光面与热加工方向的角度大于6º就 会严重影响夹杂物长度的测量
截面厚度小于0.71mm的试样不适用于 E45标准
B 法结果表示
每个试样的测试结果可分为以下两部分 •最长夹杂物 •首先应记录下最长夹杂物的长度。并应附加上标字母Ｔ或Ｈ来表示细系或粗系夹杂物 的宽度 •细系夹杂物规定为，每条夹杂物有50％以上长度处的宽度小于等于10μm（0.0004英 寸）,即为细系夹杂物。 •过半数以上长度处的宽度大于等于30μm（0.012 英寸）的夹杂物即为粗系夹杂物 •宽度大于10μm 但小于30μm 的夹杂物不能用上标字母Ｔ或Ｈ来表示 •此外可以用上标字母d（不连续）、vd（很不连续）和g（簇聚成群）来表述夹杂物的 连续或簇集程度 •平均长度夹杂物 •除最长夹杂物以外，长度大于等于一个单位的所有夹杂物的平均长度，应单独记为一 个数字报出，并应以右上标字母注明平均夹杂物数量 •试样的背景状态 •可使用表述所有其它非金属夹杂颗粒的系列放大100 倍的图谱作比较，以表示试样的 背景状态。如使用是时，则背景状态应注明Ａ、Ｂ、……等，以表示夹杂物数量的递 增 •注：每批所有试样的检验结果应列成表。如需要时，应记录夹杂物的主要类型（硫化物、 硅酸盐或氧化物）。
TV相机
• 对于256灰度系统，亮度一般调到矩阵面254灰度，黑度为0
图像分析仪
• 氧化物颜色更深些，在灰度色标上灰度值通常在130以下 • 颜色较浅的硫化物一般灰度值约在130~195之间 • 设定好阀值后，采用“闪烁法”在夹杂物活图和阀值图之间转换比对，并选取多 视场进行，确保设置正确（类型和大小）。
取样位置规定
大厚度钢材（厚度>9.5mm)，如锻件、钢坯、棒材、 扁钢、板材和钢管。
宽材：通常在宽度方向1/4处取样 圆钢：截取厚度至少12mm的圆片，并切取圆片的 1/4作为试样，见图3 大截面试样：每个试样的取样位置应在半径中部， 见图4
取样位置要求
薄钢板（ ≤ 9.5mm), 如带钢、薄板、 棒 材 、 线 材 、 钢 管 。 横截面厚度或直 径 0.95~9.5mm
C法结果表示方法
用每类夹杂物的最大长度，用来评估一个试样 硅酸盐夹杂物图谱通常用于评定变形氧化物夹杂
氧化物图谱则常用于所有的不变形夹杂物或脆性夹杂物
• 例如，一个试样的夹杂物评级为O-5（氧化物）和S-4（硅酸盐），这就表示观察到的最长 的不可变形氧化物夹杂与氧化物显微照片5相对应，最长的可变形氧化物夹杂与４级硅酸盐 金相图谱相对应。
宏观检验法分类
宏观侵蚀
• 显示夹杂物的含量和分布，如大型氧化物夹杂 • 显示硬化工件断口上夹杂物的存在和位置，用于长 度0.4mm以上的夹杂物 • 评定轧钢或锻钢加工面上的夹杂物，用于测定长度 ≥3mm的夹杂物 • 显示铁磁材料经过加工、磁化并施加磁粉后检验， 用于0.4mm以上的夹杂物测定。
断口分析
夹杂物的评定级别
根据单个0.5mm2视场内夹杂物的长度或数量，或者单位面积内夹 杂物的长度或数量，依据下表的界定值来判定夹杂物视为级别
评定值一般向下舍入取最接近的整数或半级数。
对于钢铁试样，尤其夹杂物较少时，经生产商与用户协商，评级 值可向下舍入取最接近级别的1/4或1/10值。 由于D类夹杂物评级是按个数定义（视场内有1个夹杂物颗粒时评 为0.5级，无时评为0级），所以在1级和0.5级之间不在划分
台阶
磁粉法
宏观检验法优点
优点 1
大表面面 积试样检 测很容易
优点 2
显示大型 夹杂物有 足够的灵 敏度
宏观检验法缺点
不能区分不同夹杂物的形态
不适宜检测小型球状夹杂物或极 细长的串链状夹杂物
磁粉法可能导致对某些显微特 征的错误判断，如残余奥氏体 的条纹、显微偏析或合金中的 碳化物。
显微方法
定义
•用于表征试样抛光面上夹杂物的大 小、分布、数量和类型，通过光学 显微镜观测试样，报出存在夹杂物 的类型，并拍摄几张典型的照片， 不提供统一格式的报告形式
一炉钢
浇注顺序未知、或一 个钢锭的头尾位置未 知，或同一炉中其他 批信息未知的情况下