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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。
钢中非金属夹杂物显微评定方法的比对王霞;张晓琨【摘要】随着钢铁工业生产技术进步以及检测手段的提高,GB/T 10561-89《钢中非金属夹杂物显微评定方法》所规定的检测方法,逐渐显现出其局限性.新标准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》较好地解决用光学显微镜评定钢中非金属夹杂物的一系列问题,该标准图谱的显微评定方法较旧标准更加完善.【期刊名称】《山西冶金》【年(卷),期】2011(034)004【总页数】3页(P64-66)【关键词】非金属夹杂物;中限图谱;下限图谱【作者】王霞;张晓琨【作者单位】中国北方发动机研究所计量理化中心,山西大同037036;山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心,山西太原030003【正文语种】中文【中图分类】TG142.1+3GB/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》（以下简称新标准）是目前广泛使用的推荐性国家标准，代替原GB/T 10561—1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》（以下简称旧标准）。
表1为新、旧标准的比对分析，说明新、旧版本存在的主要差异。
表1 新、旧标准主要差异序号主要差异旧标准新标准1 标准的起草依据等效采用ISO4967—1979等同采用ISO4967—1998（E）2 标准的适用范围经过延伸变形钢材压缩比≥3的轧制或锻制钢材3 检测视场直径为0.80 mm的圆形视场边长为0.71mm的正方形视场4 夹杂物分类夹杂物分为A、B、C和D四类增加了DS类、非传统类型及沉淀相夹杂物5 评级图谱 JK和ASTM两套图谱，中限图片ISO标准图谱，下限图片6 夹杂物粗系、细系的界定原则以夹杂物的最大宽度（直径）划分7 起评级别的定义未发现夹杂物未发现夹杂物和存在不予评级的夹杂物8 非连续夹杂物长度的界定原则以夹杂物的长度优势划分纵向距离≤40 μm，横向距离≤10 μm，视为一条夹杂物9 取样方法的变更取样方法的变更（略）取样方法的变更（略）纵向间距≤12.7 μm，视为一条夹杂物1 夹杂物的分类旧标准把夹杂物分为四个基本类型，分别是A（硫化物类）、B（氧化铝类）、C （硅酸盐类）和D（球状氧化物类），但对夹杂物的类型和形态未作进一步的描述，在一定程度上给使用者带来不便。
钢中非金属夹杂物的金相检验碳素钢和合金钢中非金属夹杂物主要有硫化物、氧化物、硅酸盐、氮化物等。
非金属夹杂物往往是工件失效的主要原因。
钢中非金属夹杂物的金相检验主要包括夹杂物类型的定性和定量评级。
夹杂物的检验评定可按照GB/T 10561-1989《钢中非金属夹杂物显微评定方法》执行。
为什么要检验钢中的非金属夹杂物？因为非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性、均匀性，易引起应力集中，造成机械性能下降，导致材料的早期破坏，其影响程度主要取决于夹杂物的形状、大小、分布和聚集状态。
钢中夹杂物的检验一般在出厂前钢厂或者收货单位验收时检验。
钢中非金属夹杂物的来源1、内在的：包括①铁矿石②钢厂在冶炼时，用Si、Al脱氧造成。
3FeO + 2Al →3Fe + Al2O32FeO + Si →2Fe + SiO22、外来的：浇铸过程卷入的耐火材料等。
对试样的要求1、取样时沿轧制方向，磨制纵向截面观察夹杂物大小、形状、数量，横向截面观察夹杂物从边缘到中心的分布。
试样表面无划痕、无锈蚀点、无扰乱层。
2、淬火以提高试样的硬度，保留夹杂物的外形3、试样表面不浸蚀。
非金属夹杂物的分类1、氧化物：FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3；2、硫化物：FeS、Mn S及其共晶体3、硅酸盐：2FeO·SiO2、2MnO·SiO2；4、氮化物：TiN、VN；非金属夹杂物的鉴别方法1、明场：检验夹杂物的数量、大小、形状、分布、抛光性和色彩。
不透明夹杂物呈浅灰色或其他颜色，透明的夹杂物颜色较暗。
2、暗场：检验夹杂物的透明度、色彩。
透明夹杂物发亮，不透明夹杂物呈暗黑色、有时有亮边。
3、偏光：检验夹杂物的各向同性和各向异性，色彩、黑十字现象。
具体形貌主要有硫化铁（FeS）和硫化锰（MnS），以及它们的共晶体等2、氧化物常见氧化物有氧化亚铁（FeO）、氧化亚锰（MnO）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铝（Al2O3）等。
二氧化硅（SiO2）也是常见的氧化物。
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。
国内外钢中非金属夹杂物检验标准解析马芳;王滨【摘要】介绍了国内外主要的钢中非金属夹杂物检验标准,并对其进行了分析比较.结果表明:国内外非金属夹杂物检验标准虽然很多,但其评价方法基本可归纳为两大类,即最差视场法和平均视场法,前者较适用于夹杂物的常规检验,后者则适用于特殊重要件或纯净度较高钢中夹杂物的检验;然而对于同一视场中的非金属夹杂物含量,不同标准得到的评估结果基本一致.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2016(052)006【总页数】4页(P405-408)【关键词】钢;非金属夹杂物;检验标准;最差视场法;平均视场法【作者】马芳;王滨【作者单位】上海材料研究所,上海200437;上海市工程材料应用与评价重点实验室,上海200437;上海材料研究所,上海200437;上海市工程材料应用与评价重点实验室,上海200437【正文语种】中文【中图分类】TG115.21非金属夹杂物对钢的强度、塑性、断裂韧度、切削、疲劳、热脆以及耐腐蚀等性能都有很大影响[1]，其影响程度取决于夹杂物类型、数量、尺寸、形状及分布等诸多因素。
因此，正确实施非金属夹杂物检验直接关系到材料的质量控制，尤其是对于高品质钢材，非金属夹杂物的检验标准更是被列为关键的配套技术标准之一。
钢中非金属夹杂物一般分为外生夹杂物和内生夹杂物两种[2]，笔者主要对国内外钢中内生夹杂物的检验标准体系进行了研究，为相关材料研究者和检验工作者提供参考。
我国现行有效的非金属夹杂物检验标准主要有5个：GB/T 10561-2005，GB/T 18876.1-2002，GB/T 18876.2-2006，GB/T 18876.3-2008，GB/T 30834-2014。
以下对这5个标准逐一进行介绍。
(1) GB/T 10561-2005GB/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》，等同采用ISO 4967:1998(ISO 4967:1998已被ISO 4967:2013[3]《钢非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》替代)制定，规定了用标准图谱评定压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材中的非金属夹杂物的显微评定方法。
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。
GB10561—89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执
行
钟传珍;潘淑红
【期刊名称】《大连特殊钢》
【年(卷),期】1996(000)001
【总页数】6页(P47-52)
【作者】钟传珍;潘淑红
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.13
【相关文献】
1.钢中非金属夹杂物显微评定方法的比对 [J], 王霞;张晓琨
2.钢中非金属夹杂物显微评定的精确度研究 [J], 武静;孙芳
3.钢中非金属夹杂物标准图谱及评定方法的发展动态 [J], 栾燕
4.GB10561—89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解 [J], 钟传珍;潘淑红
5.论国际GB10561—89与冶标YB25—77评定钢中非金属夹杂物的异同 [J], 姜亚飞
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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1
2 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。
A类夹杂物（硫化物）具有良好塑性，在加工方向被拉长，在明场中反光能力较强，
在暗场中不透明，在偏振光中显各向同性（FeS除外）,多数为铁锰二元硫化物（FeS-MnS）。
C类夹杂物（塑性硅酸盐）沿加工方向被拉长，与硫化物的主要区别是：颜色较深，呈暗灰色，而硫化物为浅灰色，在明场中是透明的，在偏振光中呈各向异性。
在实际检验评级时，我们不能根据夹杂物的实际成分判定评级，而是根据它们的形态，参照标准评级图片是哪类夹杂便评哪类夹杂。
在执行标准的过渡时期，为了新旧标准的衔接，对于同-视场中出现的A、C 类夹杂物，我们合并评定，-律以塑性硅酸盐报出。
2.2 B类夹杂物
B类夹杂物（氧化物）是由于用铝脱氧时所产生的细小的、难溶的、高硬度的脆性夹杂物，热加工后沿加工方向以链状分布，在明场下呈灰色。
，标准YB25-77氧化物以集中、分散分类，评级时夹杂物以面积计算，现行标准GB10561-89氧化物标准图片将B类夹杂物以粗系，细系分类，评级时，
以夹杂物长度作为评级依据。
对于在-条直线上的两段夹杂L
l 、L
2
，则测其间距
△L，当△L≤12.7mm时，算作一条夹杂物，L=L
1+L
2
+△L，当△L≥12.7mm时，则
算作两条夹杂物，然后对照B类夹杂物评级图片，以粗系或细系报出。
2.3 D类夹杂物
除轴承钢以外，几十年来，结构钢从来未检验过D类夹杂物，也没有此类夹杂物的考核标准。
GB10561-59弥补了YB25-77标准评级图分类过于简单，级别划分不够全面，适应性受到限制的缺陷，为此，我们在执行标准GB10561-89的过渡期间，对我厂1994年全年及1995年1-5月份出现的D类夹杂作了数据统计，以便深入开展D类夹杂物对钢的使用性能影响的研究。
GB10561-89所附的JK图和ASTM标准评级图，D类夹杂物表现为分散多颗粒型，实际检验中的D类夹杂物多为单颗型，且颗粒直径较大，与标准评级图难以对照。
我们以与某级别的多颗粒夹杂物面积相等的单颗粒夹杂物直径作为该级别夹杂物的“当量直径”评定级别：
①单颗粒夹杂物的“当量直径”dn的计算公式由1/4dn2=l/4d
2，得出d。
=4nd。
d。
―单颗球夹杂物直径，d。
=12m
n―某级别点状不变形夹杂物的个数
dn―当量直径
根据上述公式算出GB10561-89标准评级图中各级别点状不变形夹杂物的当量直径如表1所示：
表1
级别
相应当量
直径m
夹杂
物个数
.5
121 1 1
.0
20.8 3
1
.5
36 9
2
.0
45 l4
2
.5
53.6 20
3
.0
61.1 26
3
.5
71 35
4
.0
79.6 44
4
.5
86.5 52
5
.0
96 64
②质量评价
现将我厂1994年及1995年1～5月按GB10561-89标准检验的各类结构钢点状不变形夹杂物作质量分析，其直方图如下：
通过上述统计进行如下讨论：如考虑控制合格级别，点状不变形夹杂的不合格率如表2:
表2
控制合
点状不变形夹杂物不合格率％
的，不仅如此，其级别分布也是分散的，从1.0级起直至5.0级，各级别均出现-定的数量。
如前所述，由于我国原有非金属夹杂物检验方法标准中，只有脆性夹杂物（氧化物或脆性硅酸盐）和塑性夹杂物（硫化物或塑性硅酸盐）之分，并无点状不变形夹杂物，因此，对点状不变形夹杂物没有明确的要求，更无合格级别。
在这种情况下，对点状不变形夹杂物的评定应更为慎重，建立考核点状不变形夹杂物的合格级别界限更需进行大量工作。
因此，增加-个检验项目，势必降低钢材的合格率，从而提高合格钢材的成本。
从我厂的统计结果不难看出，如果合格级别为2.5级时，合格率为99.39%(1994年)和98.90%(1995年)，合格级别为2.0时，合格率则为98.17％和95.22％，当然，合格级的确定依赖于很多因素，诸如：冶炼方法，钢材尺寸，对性能的影响大小等。
在诸多因素中，对性能的影响大小是至关重要的。
2.4 特殊类型夹杂物
生产检验中，往往遇到-些与标准图片不符合或者标准未详细解释的情况，对这些特殊类型的夹杂，我们是这样处理的：
①在同-视场中出现数类夹杂物时，应按夹杂物的形态和粗细分别对每类夹杂物进行评级（过渡期A、C类共存除外）。
②当同类粗大的或细小的夹杂物在同-视场中同时出现时，（同-直线或不同直线分布）不予分开评定，而将两系列（粗大、细小）夹杂物的长度或数量相加后按占优势的那种系列夹杂物评定级别。
③当视场中的夹杂物介于粗大和细小两系列之间时，按其最近的系列评定。
④对于出现同-视场并在同-直线上的B类夹杂物及大小与B类夹杂物相似的D类夹杂物合并评定，并以B类夹杂物报出。
⑤如果某类夹杂物-个视场未能量尽，则按该类夹杂物的高级别评定。
当能定性某类夹杂就按该类夹杂物评，如不能定性，则按其形态，象哪类就按哪类评。
总之，在执行GB10561-89标准时，我们对标准评级图的理解是：标准评级图对夹杂物的分类，并不是根据夹杂物的成分，而是根据它们的形态。
遵循的原则是：每个试样的夹杂物评级结果是试样检验面上每类夹杂物粗系和细系最严重视场的评级结果。
