謝洪波

(江蘇中泰橋梁鋼構(gòu)股份有限公司檢測中心， 江蘇 泰州　214521)

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淺談使用GB/T10561-2005標準測定鋼中非金屬夾雜物的常見問題*

謝洪波

(江蘇中泰橋梁鋼構(gòu)股份有限公司檢測中心， 江蘇 泰州214521)

介紹了使用GB/T10561-2005標準測定鋼中非金屬夾雜物的常見問題，提出了關(guān)于提高非金屬夾雜物評級準確度的建議。

GB/T10561-2005； 非金屬夾雜物； 標準評級圖

引言

鋼材中的非金屬夾雜物破壞了鋼基體的連續(xù)性，對鋼材的使用性能影響很大，因此測定非金屬夾雜物含量是了解鋼制品的質(zhì)量和分析失效原因的常規(guī)檢測項目。

在中國現(xiàn)行的鋼中非金屬夾雜物含量的顯微檢測方法中，GB/T10561-2005標準已得到了廣泛應(yīng)用。但是，在應(yīng)用該標準過程中，由于在一些問題上認識不一致，有時非金屬夾雜物的評級結(jié)果差異較大，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量的判定。

本文闡述使用GB/T10561-2005標準的常見問題，尋求相關(guān)處理方法，以提高夾雜物評級的準確度。

1　GB/T10561-2005標準簡介

GB/T10561-2005標準等同采用ISO4967:1998(E)，規(guī)定了用標準圖譜評定軋制(鍛壓)比大于或等于3的軋制或鍛制鋼材中的非金屬夾雜物的顯微評定方法。

標準評級圖分為A、B、C、D和DS五大類，分別代表最常觀察到的夾雜物的類型和形態(tài)。這些評級圖片相當(dāng)于100倍下拋光平面上面積為0.5 mm2的正方形視場。

每類夾雜物(除DS外)又根據(jù)非金屬夾雜物顆粒寬度的不同分成粗、細兩個系列，每個系列由表示夾雜物含量遞增的六級(0.5級～3級)圖片組成。

該標準中規(guī)定夾雜物含量的測定可采用A法和B法兩種方法：

A法：應(yīng)檢驗整個拋光面。對于每一類夾雜物，按細系和粗系記下與所檢驗面上最惡劣視場相符合的標準圖片的級別數(shù)。

B法：應(yīng)檢驗整個拋光面。試樣每一視場同標準圖片相對比，每類夾雜物按細系或粗系記下與檢驗視場最符合的標準圖片的級別數(shù)。

2　使用GB/T10561-2005標準的常見問題及處理

2.1標準的適用范圍

GB/T10561-2005標準中明確指出標準適用于軋制(鍛壓)比大于或等于3的軋制或鍛制鋼材中的非金屬夾雜物的顯微評定，也就是說，未變形和變形量未達到要求的鋼材，不適合按該標準來評定非金屬夾雜物的級別。

GB/T10561-2005標準中還注明“標準圖譜可能不適用于評定某些類型鋼(例如：易切削鋼)” ，這主要是考慮到某些類型鋼中非金屬夾雜物的形態(tài)、數(shù)量及分布與通用材料可能有不同。此外，對于某些類型鋼材，在其它標準中也可能另行規(guī)定了檢測非金屬夾雜物的方法。

比如，鑄鋼中的非金屬夾雜物可按照GB/T8493《一般工程用鑄造碳鋼金相》、GB/T13925《鑄造高錳鋼金相》等標準進行評定。GB/T10561-2005標準就不適用于檢查該類產(chǎn)品。

因此，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品標準和加工過程來確定是否適合使用GB/T10561-2005標準來進行非金屬夾雜物評級。

2.2試樣制備

試樣制備包括取樣和試樣加工，這兩個方面都對夾雜物的評級影響很大。

夾雜物主要來源于冶煉過程，其分布與澆注時的凝固過程密切相關(guān)，但其形態(tài)則很大程度上取決于鋼材壓力加工過程。因此，不同熔煉爐批的鋼材、不同變形比的鋼材、甚至是同一根鋼材的不同部位，其夾雜物的形態(tài)和數(shù)量也不同。

為了保證檢測結(jié)果的可比性，就必須規(guī)定試樣的取樣位置。目前，有些委托方缺乏這方面的專業(yè)知識，常會隨意取一塊樣品交給實驗室檢測。因此，檢測人員應(yīng)先了解樣品的取樣位置和取樣過程，如果發(fā)現(xiàn)有不規(guī)范之處，應(yīng)及時告之委托方重新取樣。

GB/T10561-2005標準中規(guī)定：“取樣方法應(yīng)在產(chǎn)品標準或?qū)ｉT協(xié)議中規(guī)定”，如果產(chǎn)品標準沒有規(guī)定時，則可按照該標準提出的取樣方法執(zhí)行。

取樣后，試樣檢測面要經(jīng)過兩個加工工序：磨光和拋光。拋光工序尤為重要，要求拋光后的檢驗面盡可能干凈和夾雜物的形態(tài)不受影響。拋光好的試樣要用酒精沖洗潔凈后吹干，避免檢測面上殘留污點或附著拋光劑。在100倍顯微鏡下，看到的檢驗面應(yīng)是一個無劃痕、無污物的清潔鏡面。

拋光過程中要避免夾雜物的剝落和變形。在鋼中常見的夾雜物中，硫化物類夾雜物的可磨性好，但沿加工方向分布的細條狀夾雜物易被磨痕所覆蓋；氧化鋁類夾雜物的可磨性較差，易被磨掉留下空洞。

在顯微觀察時，如果發(fā)現(xiàn)試樣檢驗面有磨痕、擦傷、凹坑、夾雜物脫落、臟污、附著雜質(zhì)等磨拋缺陷可能影響評級結(jié)果時，應(yīng)重新磨拋試樣的檢驗面。

2.3夾雜物類別的區(qū)分

GB/T10561-2005標準中，標準評級圖分為A類(硫化物類)、B類(氧化鋁類)、C類(硅酸鹽類)、D(球狀氧化物類)和DS(單顆粒球狀類)五類，對此五類夾雜物的類型、形態(tài)、色澤和分布作了較具體的描述，有助于對不同類型夾雜物的識別。

夾雜物的分類是以其尺寸、形狀、密集程度和分布狀態(tài)為特征，而不是以化學(xué)成分為特征，盡管夾雜物類別的名稱中包含了顯示化學(xué)組成的內(nèi)容。比如，硅酸鹽夾雜物有易變形與不易變形兩類，壓力加工后前者多呈C類夾雜物形態(tài)(線條狀)，后者可能呈B類夾雜物形態(tài)(鏈狀)。

不管夾雜物的化學(xué)成分如何，軋制(鍛壓)比<3的則為B類或D類，軋制(鍛壓)比≥3的則為A類或C類。B類夾雜物沿軋制方向排列成行(至少3個)，D類夾雜物則單個散布。

實際檢測工作中，B類、D類和DS類夾雜物較容易區(qū)分，但如何準確區(qū)分A類和C類夾雜物仍是目前許多實驗室常存在的一個問題。

A類和C類夾雜物在尺寸和形態(tài)上很相似，因此可以依靠一些光學(xué)顯微觀察技術(shù)來分辨這兩類夾雜物。在明場下，A類夾雜物常為淺灰色，一般端部呈圓角；C類夾雜物常為黑色或深灰色，一般端部呈銳角。在暗場下，A類夾雜物一般不透明或微顯透明；C類夾雜物一般多透明。為了便于觀察夾雜物的顯微特征，可以提高放大倍數(shù)，但應(yīng)在100倍下評級。

對于軋制(鍛壓)比≥3的復(fù)雜夾雜物，可以借鑒使用ASTM E45-13標準中11.11的規(guī)定：“如果硫化物超過50%，那就算A類；如果氧化物超過50%，那就算C類?！?/p>

比如，評定同一檢驗面的非金屬夾雜物時，有的評為A3，判定鋼材不合格；有的評為A2.5、C1.5，判定鋼材合格。正是因為對A類和C類的區(qū)分不同，造成判定結(jié)果不同。

2.4粗系與細系的區(qū)分

GB/T10561-2005表2中規(guī)定了各類夾雜物的寬度劃分界限，也就是劃分粗系和細系的夾雜物寬度，同時在該標準5.2.3規(guī)定：“如果一個串(條)狀夾雜物內(nèi)夾雜物的寬度不同，則應(yīng)將該夾雜物的最大寬度視為該串(條)狀夾雜物的寬度?！?/p>

但是，如果在同一個視場內(nèi)，同類夾雜物中有的寬度處于細系范圍，有的寬度處于粗系范圍，是按細系評級還是按粗系評級呢？還是分別按粗系、細系評級呢？標準中對此沒有明確的規(guī)定。

比如，一張標準視場大小的夾雜物圖片中，A類夾雜物測量總長為680 μm，其中寬度屬于細系的有440 μm，寬度屬于粗系的有240 μm，有人將該圖片夾雜物評為A2和A1e，有人評為A2.5，有人評為A2.5e。該鋼材A類夾雜物的合格級別為粗系≤2.0、細系≤2.0，故一人判定鋼材合格，其他二人判定鋼材不合格。之所以造成判定結(jié)果不同，就是因為一人把該視場中同類夾雜物按粗系和細系分開評級，其他二人則要么都按粗系評級，要么都按細系評級。

同一視場中同類夾雜物不應(yīng)按粗細系兩個系列分開評級。將同一視場上的同類夾雜物按粗系和細系分開評級，以達到降低夾雜物評定級別的目的，這是不可取的。

當(dāng)同一視場的同類夾雜物同時存在細系寬度和粗系寬度時，有意見認為，當(dāng)屬于細系寬度內(nèi)的長度大于50%，則該類夾雜物全按細系評級；當(dāng)屬于粗系寬度內(nèi)的長度等于或大于50%，則該類夾雜物全按粗系評級；也有意見認為，不管細系、粗系的長度比例如何，只要有達到粗系寬度的，全按粗系評級。將來修訂標準時，應(yīng)統(tǒng)一意見。

2.5最惡劣視場的選取

在GB/T10561-2005標準中5.2.1 A法規(guī)定：“對于每一類夾雜物，按細系和粗系記下與所檢驗面上最惡劣視場相符合的標準圖片的級別數(shù)?！?/p>

“最惡劣視場”是指檢驗面上每一類夾雜物按粗細系列的各自級別最高的那些視場，還是指檢驗面上各類夾雜物總和最嚴重的那個視場？如果指前者，則每個檢驗面上可能存在多個“最惡劣視場”，即為A細、A粗、B細、B粗、C細、C粗、D細、D粗、DS各自級別最高的視場。如果指后者，則每個檢驗面上總共只需找出一個最惡劣視場。

以上兩種關(guān)于“最惡劣視場”的理解都存在于實驗室中，從而造成檢測結(jié)果有差異。

ASTM E45-13標準的12.1規(guī)定：“將每個0.5 mm2的視場與評級圖作比較來找出最惡劣視場，也就是A、B、C、D每類夾雜物的粗細兩個系列的最嚴重級別的視場。每一個被檢試樣應(yīng)報告這些最惡劣視場的嚴重級別數(shù)”。ASTM E45-13標準的12.2.3又規(guī)定：“在操作中，通過觀察試樣，直到找到各種類型、厚度的夾雜物的最差視場為止?！辈浑y理解，ASTM E45-13標準中的“最惡劣視場”是指檢驗面上每一類夾雜物按粗細系列的各自級別最高的那些視場。

GB/T10561-2005標準的A法與ASTM E45-13標準的A法所采用的圖譜相同，又都是要求評定最惡劣視場，按照ASTM E45-13的相關(guān)描述來理解GB/T10561-2005中所指的“最惡劣視場”是合適的。

當(dāng)然，利用檢驗面上各類夾雜物總和最嚴重的那一個視場來評級，在操作上還是比較方便的，也能夠體現(xiàn)出試樣上最嚴重處的夾雜物分布情況，建議可以作為A法的補充檢查，并在檢測報告中給以說明。

2.6夾雜物級別的評定

GB/T10561-2005標準中規(guī)定了A法和B法兩種測定非金屬夾雜物的方法，日常檢測中多選用A法。因為A法相對簡單，只對每類夾雜物的最惡劣視場進行評級，而B法觀察和進行評級的視場通常需要100個以上。

對比圖片看似是很簡單的工作，實際上與試驗人員的技術(shù)水平和操作經(jīng)驗關(guān)系密切，即使是對同一視場進行評級，有時可能偏差達到±1級，而正常情況偏差應(yīng)控制在±0.5級內(nèi)。

在夾雜物評級時，應(yīng)注意以下幾點：

1)夾雜物的寬度小于細系的下限時，不計入評級范圍內(nèi)，即確定級別時不包含它們的長度和數(shù)量。

2)一個視場處于兩相鄰的標準圖片之間時，應(yīng)記錄較低的一級，如果一個視場中所含夾雜物的長度或數(shù)量低于0.5級，則記為0級。

實際工作中，用對比法評級往往比通過測量長度評級所得的結(jié)果高0.5級，有時可能因此造成質(zhì)量異議。

比如，某鋼材A類夾雜物的合格要求為≤2.0級，驗收時用比較法評為2.5級，判定鋼材不合格；經(jīng)實測該類夾雜物的長度為620 μm，雖然遠大于2.0級的下限長度(436 μm),但略小于2.5級的下限長度(649 μm)，供方認為應(yīng)評2.0級，鋼材合格。

實際視場中的夾雜物的形態(tài)、分布、數(shù)量不可能與標準圖片完全一致，當(dāng)視場中夾雜物的長度與圖片中長度相差達到15%，也很難通過對比法判斷出來。

將對比法與長度測量法相結(jié)合，綜合評定夾雜物的級別是有必要的。當(dāng)視覺上視場與評級圖片非常接近時，可利用測量軟件等方法測量夾雜物的總長度，綜合考慮夾雜物的長度和視場與圖片的接近程度，給出一個最符合的級別數(shù)。

3　結(jié)束語

夾雜物評級的準確度受到很多因素影響,本文通過對應(yīng)用GB/T10561-2005標準的常見問題進行探討，為提高夾雜物評級的準確度，提出如下建議：

(1)該標準只適用于軋制(鍛壓)比大于或等于3的軋制或鍛制鋼材，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品標準和加工過程來確定是否適合使用該標準。

(2)在規(guī)定的位置取樣和精細加工試樣，取樣位置或磨拋缺陷可能影響評級結(jié)果時，應(yīng)重新取樣或制樣，防止誤判。

(3)以尺寸、形狀、密集程度和分布狀態(tài)為特征識別A,B,C,D各類夾雜物，區(qū)分A類和C類時，可以使用明場、暗場等多種光學(xué)顯微觀察技術(shù)進行綜合判斷。

(4)同一視場中同類夾雜物不應(yīng)按粗細兩個系列分開評級。

(5)使用A法時，在檢驗面中選取每一類夾雜物的粗細系的各自的最惡劣視場進行評級?？梢岳脵z驗面上各類夾雜物總和最嚴重的那一個視場來評級，作為A法的補充檢查。

(6)將對比法與長度測量法相結(jié)合，綜合評定夾雜物的級別。

[1]GB/T10561-2005.鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法[S].

[2]ASTM E45-13.鋼中夾雜物含量的評定方法[S].

2016-01-02

謝洪波(1971—)，男，工程師

TG115.21+3.3