劉桂江,程麗杰,谷 強,馮長偉

(東北特鋼集團 撫順特殊鋼股份有限公司,撫順 113001)

摘 要:非金屬夾雜物檢驗的國家標準修訂在即,為完善標準,對 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》進行了詳細研讀,并與舊版國家標準及相應的國 際標準進行了對比。結果表明:GB/T10561—2005較舊版 GB/T10561—1989更加完善,其規定 了根據夾雜物的長度、厚度、直徑、顆粒數及分布對夾雜物進行評級,方便試驗人員的操作,有利于 準確評價鋼材的質量;GB/T10561—2005在文本編輯、原理公式、實際檢驗規則、結果表示、圖譜 制作等方面存在需要進一步完善之處。

關鍵詞:非金屬夾雜物;檢驗;標準;原理公式;結果表示 中圖分類號:TG115.21+3.3 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2021)01-0015-04

鋼在冶煉、澆注和冷凝過程中,由于氧、硫、氮等 元素與鋼液的冶金動態平衡會隨著溫度的降低而移 動,使其在鋼中的溶解度減小,導致氧、硫、氮的各種 化合物的平衡常數相應增大,因而形成各種非金屬 化合物,即非金屬夾雜物,該類夾雜物通常是難以避 免的[1]。非金屬夾雜物在鋼中含量雖少,但對鋼的 強度、塑性、斷裂韌性、切削性能、疲勞性能、熱脆性 能以及耐腐蝕性能等都有影響[2-5],因此,夾雜物的 數量和分布被認為是評定鋼材質量的一個重要指 標。對夾雜物的檢驗有低倍檢驗、金相檢驗和掃描 電鏡分析等方法[6],有國內的 GB/T15711-2018 《鋼中非金屬夾雜物的檢驗 塔形發紋酸浸法》、美國 的 ASTM E45:2018Standard Test Methodsfor DeterminingtheInclusionContentofSteel、德 國 的 DIN EN 10247: 2007 Micrographic Examination of the Non-metallic Inclusion ContentofSteelsUsingStandardPictures、日本的4967:1998 Steel—Determination of Contentof Nonmetallic Inclusions—Micrographic Method UsingStandardDiagrams標準,目前該國際標準 已經被ISO4967:2013替代。GB/T10561-2005 的換 版 修 訂 在 即,為 完 善 標 準,筆 者 特 對 GB/T 10561-2005標準的內容進行了分析與探討。

1 “前言”部分

1.1 “與 GB/T10561—1989相比”部分

GB/T10561—2005 前 言 中 “本 標 準 與 GB/T 10561—1989相比 主 要 變 化 如 下:”部 分 存 在 以 下 問題。 (1)“a)標準名稱由《鋼中非金屬夾雜物的顯 微評 定 方 法》改 為 ……”多 了 一 個 “的”字,實 際 GB/T10561—1989標準名稱為《鋼中非金屬夾雜 物顯微評定方法》。 (2)“b)擴大了標準的適用范圍(見1)”,然而 相比舊 版 標 準,標 準 適 用 范 圍 并 未 擴 大。GB/T 10561—1989適用于“經過延伸變形(如軋制、鍛造、 冷拔等)的 鋼 材 中 非 金 屬 夾 雜 物 的 顯 微 評 定”,而 GB/T10561—2005的適用范圍是“壓縮比大于或 等于3的軋制或鍛制鋼材中的非金屬夾雜物”,顯 然,標準的使用范圍存在的變化不是“擴大”,應該是 “限定”或“修改”。 (3)“d)增加了圖像分析法(見附錄 D)”,而附 錄 D標題處顯示為“附錄 D(資料性附錄)評級圖片 級別與夾雜物測定值的關系”并無“圖像分析法”的 字樣,建議改為“d)增加了‘評級圖片級別與夾雜物 測定值的關系’。”較為合理。 (4)“e)對夾雜物的評級界限、寬度參數、取樣 尺寸、評級原則、視場的形狀和尺寸進行了修改(見 表1、表2,3,5.1,5.2.3)”,對于評級界限、寬度系數 即表1、表2內容應該用“增加”一詞,而不是修改, 因 GB/T10561—1989標準中只有圖譜標注的界限 和厚度數值,沒有明確的表格數據。 (5)可否考慮將資料性附錄 NA 編寫入標準規 范內容的3(取樣)和4(試樣制備)中去。

1.2 “與ISO4967:1998相比”部分

GB/T 10561—2005 前 言 中 “本 標 準 對 ISO 4967:1998有誤之處進行了更正,主要如下:”部分 存在如下問題。 (1)“c)對圖1、圖2、圖3、圖6進行了重新制 作”,此處僅是重新制作,并非原標準的有誤之處。 (2)“e)附錄 A 的 DS夾雜物的圖片上方,原直 徑‘>13μm~76μm’改為‘13μm~76μm’”,此處 不應更改,與 D類粗系0.5級的邊界重合,如按照附 錄 D公式計算,該尺寸應為“>13μm~76μm”。 (3)“f)附錄 C……”、“g)附錄 C……”、“h)附錄 C……”所列更改,并非有誤之處。

2 “原理 ”部分

(1)DS類夾雜物的定義“圓形或近似圓形,直 徑≥13μm 的單顆粒夾雜物”處,應為“>13μm”。 (2)對于沉淀相類化合物的評定,標準中并未 強制要求評級。相關的資料[1]中也表明“基于氮化 物等沉淀相的特性及其對鋼材的強化作用,氮化物、 碳化物、碳氮化合物、硼化物定性描述為沉淀相而不 作為非金屬夾雜物的評判是適宜和合乎實際的”,因 此,如無特殊要求沉淀相類化合物不作為夾雜物進 行檢驗,如需評定可在產品標準中基于鋼材用途、品 種成分、服役環境作出相關要求。 JISG0555:2003MicroscopicTesting Methodfor theNon-metallicInclusionsinSteel 等標準體系, 但 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》(以 下 簡 稱 GB/T 10561—2005)是目前國內廣泛使用的國家標準。隨 著現代工程技術的發展,對鋼的綜合性能要求越來 越嚴格,鋼材制造商與使用單位對標準的理解程度 不一 致;同 時 GB/T10561-2005 等 同 采 用 ISO 15成分、服役環境作出相關要求。 (3)GB/T10561—2005“表 1”評 級 界 限(最 小 值)中給定的“注:以上 A、B和 C類夾雜物的總長度 是按附錄 D給出的公式計算的,并取最接近的整數”, 實際根據附錄 D給出的公式進行計算,計算結果見 表1,可見0.5~3級共10個計算數值與給定界限值 不符。采用 ASTM E45:2018標準中相應公式計算 0.5~5級并取最接近的整數,結果見表2,可見僅 A 類4.5級、5級的2個數值與給定界限不符。應考慮 修訂 GB/T10561—2005附錄 D給出的計算公式。

3 “結果表示”部分

從實際檢驗方法分,可將非金屬夾雜物的檢驗 分為 A 法(最差視場法)和 B 法(平均視場法)。一 般來講,最差視場法因檢驗效率高,較適用于非金屬 夾雜物的常規性生產檢驗;而平均視場法需要記錄 更多數據,檢驗效率低,更適用于科研性的特殊重要 件或純凈度較高鋼中非金屬夾雜物的檢驗[7-8]。因 此 A 法在廣大鋼材廠或用戶中使用相對較多,也易 于判定符合性,但其結果表示方法標準中舉例為“例 如:A2,B1e,C3,D1,B2.5s,DS0.5”,如按此種結果 表示方法,無法得知每個試樣每類夾雜物粗、細兩系 列的具體級別及超尺寸夾雜物的具體尺寸。標準解 析中也提到應注明評級結果是最高級別還是平均數 值,同時也提及夾雜物起評級別及其含義是否也應 在標準文件中進行明確[8]。建議 A 法檢驗統一一 種結果表示格式,表3所示為筆者單位結果表示的 典型形式,B法按照原標準的結果表示方法即可。

4 其他修訂意見

(1)是否考慮單獨列出“定義”一章將“圖像分 析法”、“形態比”、“A 類、B 類、C 類、D 類、DS類”、 “串(條)狀夾雜物”、“超尺寸夾雜物”等關鍵術語統 一明確定義,如 D類和 DS類的角狀、近似球形夾雜 物,評定尺寸為“直徑”,實際隱含意思應為單顆粒夾 雜物中最長的一條“直徑”;附錄 B.2中出現“超大尺 寸夾雜物”的字樣,實際是超尺寸夾雜物的誤寫。 (2)內容5.2.3A 法和B法的通則中對于“一個 串(條)狀夾雜物內夾雜物寬度不同時,給出了粗、細 的分系列原則。而對于同一視場內,如圖1所示,出 現獨立的兩串(條)狀夾雜物如何判斷系列則沒有明 確規定,建議明確。同時對于“一個串(條)狀夾雜物 圖1 同一視場內的同類粗、細兩系列夾雜物 Fig 1 Thickandfineinclusionsofthesametypeinthesameview 內夾雜物的寬度不同時,將夾雜物的最大寬度視為 該串(條)狀夾雜物的寬度”這一規定,與ISO4967: 1998的原文“Incaseofastringerwithinclusionsofdifferentwidth,thewidthtobeconsideredisthe widthofthebiggestinclusion.”存在差異,差異在 于:國標以串(條)狀夾雜物的中最大寬度為該夾雜 物寬度,而ISO4967:1998標準英文語義為串(條) 狀夾雜物的中 biggest段的寬度為該夾雜物寬度, 此處 是 “thewidthofthebiggestinclusion”而 非 “thewidestpartoftheinclusion”。 (3) 對 于 復 合 型 夾 雜 物 如 何 評 定,GB/T 10561—2005沒有相關規定,目前也存在較多爭議, 建議仍按夾雜物的類型和形態與傳統的5類夾雜物 進行比較,主體部分為哪類則評為哪一類,更進一步 的定性分析工作可結合掃描電鏡等手段進行[9]。 (4)GB/T10561—2005“附錄 A(規范性附錄) A、B、C、D和 DS夾雜物的ISO 評級圖譜”中,B(氧 化鋁類)0.5級的圖譜中夾雜物長度是錯誤的,其長 度與 B類1級圖譜長度幾乎一致,同時 C 類0.5級 (最小長度18μm)圖譜長度也存在同樣問題,建議 重新制作。

5 結論

(1)GB/T10561—2005較舊版 GB/T10561— 1989更加完善,其規定了根據夾雜物的長度、厚度、 直徑、顆粒數及分布對夾雜物進行評級,方便試驗人 員的操作,有利于準確評價鋼材的質量。 (2)GB/T10561-2005 在 文 本 編 輯、原 理 公 式、實際檢驗規則、結果表示、規范圖譜等方面存在 值得推敲和需要完善之處。

來源：材料與測試網