分享：对非金属夹杂物检验标准 GB/T10561—2005的探讨

刘桂江,程丽杰,谷 强,冯长伟

 (东北特钢集团 抚顺特殊钢股份有限公司,抚顺 113001) 

摘 要:非金属夹杂物检验的国家标准修订在即,为完善标准,对 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》进行了详细研读,并与旧版国家标准及相应的国 际标准进行了对比。结果表明:GB/T10561—2005较旧版 GB/T10561—1989更加完善,其规定 了根据夹杂物的长度、厚度、直径、颗粒数及分布对夹杂物进行评级,方便试验人员的操作,有利于 准确评价钢材的质量;GB/T10561—2005在文本编辑、原理公式、实际检验规则、结果表示、图谱 制作等方面存在需要进一步完善之处。 

关键词:非金属夹杂物;检验;标准;原理公式;结果表示 中图分类号:TG115.21+3.3 文献标志码:A 文章编号:1001-4012(2021)01-0015-04 

 钢在冶炼、浇注和冷凝过程中,由于氧、硫、氮等 元素与钢液的冶金动态平衡会随着温度的降低而移 动,使其在钢中的溶解度减小,导致氧、硫、氮的各种 化合物的平衡常数相应增大,因而形成各种非金属 化合物,即非金属夹杂物,该类夹杂物通常是难以避 免的[1]。非金属夹杂物在钢中含量虽少,但对钢的 强度、塑性、断裂韧性、切削性能、疲劳性能、热脆性 能以及耐腐蚀性能等都有影响[2-5],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。对夹杂物的检验有低倍检验、金相检验和扫描 电镜分析等方法[6],有国内的 GB/T15711-2018 《钢中非金属夹杂物的检验 塔形发纹酸浸法》、美国 的 ASTM E45:2018Standard Test Methodsfor DeterminingtheInclusionContentofSteel、德 国 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标准,目前该国际标准 已经被ISO4967:2013替代。GB/T10561-2005 的换 版 修 订 在 即,为 完 善 标 准,笔 者 特 对 GB/T 10561-2005标准的内容进行了分析与探讨。

 1 “前言”部分 

1.1 “与 GB/T10561—1989相比”部分

 GB/T10561—2005 前 言 中 “本 标 准 与 GB/T 10561—1989相比 主 要 变 化 如 下:”部 分 存 在 以 下 问题。 (1)“a)标准名称由《钢中非金属夹杂物的显 微评 定 方 法》改 为 ……”多 了 一 个 “的”字,实 际 GB/T10561—1989标准名称为《钢中非金属夹杂 物显微评定方法》。 (2)“b)扩大了标准的适用范围(见1)”,然而 相比旧 版 标 准,标 准 适 用 范 围 并 未 扩 大。GB/T 10561—1989适用于“经过延伸变形(如轧制、锻造、 冷拔等)的 钢 材 中 非 金 属 夹 杂 物 的 显 微 评 定”,而 GB/T10561—2005的适用范围是“压缩比大于或 等于3的轧制或锻制钢材中的非金属夹杂物”,显 然,标准的使用范围存在的变化不是“扩大”,应该是 “限定”或“修改”。 (3)“d)增加了图像分析法(见附录 D)”,而附 录 D标题处显示为“附录 D(资料性附录)评级图片 级别与夹杂物测定值的关系”并无“图像分析法”的 字样,建议改为“d)增加了‘评级图片级别与夹杂物 测定值的关系’。”较为合理。 (4)“e)对夹杂物的评级界限、宽度参数、取样 尺寸、评级原则、视场的形状和尺寸进行了修改(见 表1、表2,3,5.1,5.2.3)”,对于评级界限、宽度系数 即表1、表2内容应该用“增加”一词,而不是修改, 因 GB/T10561—1989标准中只有图谱标注的界限 和厚度数值,没有明确的表格数据。 (5)可否考虑将资料性附录 NA 编写入标准规 范内容的3(取样)和4(试样制备)中去。 

1.2 “与ISO4967:1998相比”部分

 GB/T 10561—2005 前 言 中 “本 标 准 对 ISO 4967:1998有误之处进行了更正,主要如下:”部分 存在如下问题。 (1)“c)对图1、图2、图3、图6进行了重新制 作”,此处仅是重新制作,并非原标准的有误之处。 (2)“e)附录 A 的 DS夹杂物的图片上方,原直 径‘>13μm~76μm’改为‘13μm~76μm’”,此处 不应更改,与 D类粗系0.5级的边界重合,如按照附 录 D公式计算,该尺寸应为“>13μm~76μm”。 (3)“f)附录 C……”、“g)附录 C……”、“h)附录 C……”所列更改,并非有误之处。

 2 “原理 ”部分

 (1)DS类夹杂物的定义“圆形或近似圆形,直 径≥13μm 的单颗粒夹杂物”处,应为“>13μm”。 (2)对于沉淀相类化合物的评定,标准中并未 强制要求评级。相关的资料[1]中也表明“基于氮化 物等沉淀相的特性及其对钢材的强化作用,氮化物、 碳化物、碳氮化合物、硼化物定性描述为沉淀相而不 作为非金属夹杂物的评判是适宜和合乎实际的”,因 此,如无特殊要求沉淀相类化合物不作为夹杂物进 行检验,如需评定可在产品标准中基于钢材用途、品 种成分、服役环境作出相关要求。  JISG0555:2003MicroscopicTesting Methodfor theNon-metallicInclusionsinSteel 等标准体系, 但 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》(以 下 简 称 GB/T 10561—2005)是目前国内广泛使用的国家标准。随 着现代工程技术的发展,对钢的综合性能要求越来 越严格,钢材制造商与使用单位对标准的理解程度 不一 致;同 时 GB/T10561-2005 等 同 采 用 ISO 15成分、服役环境作出相关要求。 (3)GB/T10561—2005“表 1”评 级 界 限(最 小 值)中给定的“注:以上 A、B和 C类夹杂物的总长度 是按附录 D给出的公式计算的,并取最接近的整数”, 实际根据附录 D给出的公式进行计算,计算结果见 表1,可见0.5~3级共10个计算数值与给定界限值 不符。采用 ASTM E45:2018标准中相应公式计算 0.5~5级并取最接近的整数,结果见表2,可见仅 A 类4.5级、5级的2个数值与给定界限不符。应考虑 修订 GB/T10561—2005附录 D给出的计算公式。

3 “结果表示”部分

 从实际检验方法分,可将非金属夹杂物的检验 分为 A 法(最差视场法)和 B 法(平均视场法)。一 般来讲,最差视场法因检验效率高,较适用于非金属 夹杂物的常规性生产检验;而平均视场法需要记录 更多数据,检验效率低,更适用于科研性的特殊重要 件或纯净度较高钢中非金属夹杂物的检验[7-8]。因 此 A 法在广大钢材厂或用户中使用相对较多,也易 于判定符合性,但其结果表示方法标准中举例为“例 如:A2,B1e,C3,D1,B2.5s,DS0.5”,如按此种结果 表示方法,无法得知每个试样每类夹杂物粗、细两系 列的具体级别及超尺寸夹杂物的具体尺寸。标准解 析中也提到应注明评级结果是最高级别还是平均数 值,同时也提及夹杂物起评级别及其含义是否也应 在标准文件中进行明确[8]。建议 A 法检验统一一 种结果表示格式,表3所示为笔者单位结果表示的 典型形式,B法按照原标准的结果表示方法即可。 

4 其他修订意见

 (1)是否考虑单独列出“定义”一章将“图像分 析法”、“形态比”、“A 类、B 类、C 类、D 类、DS类”、 “串(条)状夹杂物”、“超尺寸夹杂物”等关键术语统 一明确定义,如 D类和 DS类的角状、近似球形夹杂 物,评定尺寸为“直径”,实际隐含意思应为单颗粒夹 杂物中最长的一条“直径”;附录 B.2中出现“超大尺 寸夹杂物”的字样,实际是超尺寸夹杂物的误写。 (2)内容5.2.3A 法和B法的通则中对于“一个 串(条)状夹杂物内夹杂物宽度不同时,给出了粗、细 的分系列原则。而对于同一视场内,如图1所示,出 现独立的两串(条)状夹杂物如何判断系列则没有明 确规定,建议明确。同时对于“一个串(条)状夹杂物 图1 同一视场内的同类粗、细两系列夹杂物 Fig 1 Thickandfineinclusionsofthesametypeinthesameview 内夹杂物的宽度不同时,将夹杂物的最大宽度视为 该串(条)状夹杂物的宽度”这一规定,与ISO4967: 1998的原文“Incaseofastringerwithinclusionsofdifferentwidth,thewidthtobeconsideredisthe widthofthebiggestinclusion.”存在差异,差异在 于:国标以串(条)状夹杂物的中最大宽度为该夹杂 物宽度,而ISO4967:1998标准英文语义为串(条) 状夹杂物的中 biggest段的宽度为该夹杂物宽度, 此处 是 “thewidthofthebiggestinclusion”而 非 “thewidestpartoftheinclusion”。 (3) 对 于 复 合 型 夹 杂 物 如 何 评 定,GB/T 10561—2005没有相关规定,目前也存在较多争议, 建议仍按夹杂物的类型和形态与传统的5类夹杂物 进行比较,主体部分为哪类则评为哪一类,更进一步 的定性分析工作可结合扫描电镜等手段进行[9]。 (4)GB/T10561—2005“附录 A(规范性附录) A、B、C、D和 DS夹杂物的ISO 评级图谱”中,B(氧 化铝类)0.5级的图谱中夹杂物长度是错误的,其长 度与 B类1级图谱长度几乎一致,同时 C 类0.5级 (最小长度18μm)图谱长度也存在同样问题,建议 重新制作。 

5 结论

 (1)GB/T10561—2005较旧版 GB/T10561— 1989更加完善,其规定了根据夹杂物的长度、厚度、 直径、颗粒数及分布对夹杂物进行评级,方便试验人 员的操作,有利于准确评价钢材的质量。 (2)GB/T10561-2005 在 文 本 编 辑、原 理 公 式、实际检验规则、结果表示、规范图谱等方面存在 值得推敲和需要完善之处。

来源：材料与测试网