钢中非金属夹杂物的检验技术

ASTM E45-05 钢中夹杂物含量的评定方法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。

宏观试验法包括微蚀、断口、台阶和磁粉法。

显微试验法通常包括5种检测。

根据夹杂物形状而不是化学特点，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 本标准适用于人工评定夹杂物含量。

其他ASTM标准介绍了用JK评级图的自动法（ASTM E1122 ）和图像分析法（ASTM E1245 ）。

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 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：A 295 高碳耐磨轴承钢技术条件A 485 强淬透性耐磨轴承钢技术条件A 534 耐磨轴承用渗碳钢技术条件A 535 特种性能的滚珠和滚柱轴承钢技术条件A 756 耐磨轴承用不锈钢技术条件A 866 耐磨轴承用中碳钢技术条件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 金相显微镜术语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 1122 用自动图像分析法获得JK夹杂物等级的操作规程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2.2 SAE标准：J421，磁粉法测定钢的清洁度等级J422，钢中夹杂物评定的推荐操作规程2.3 航空材料技术条件2300，高级飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2301，飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2303，飞行性能钢的清洁度：耐腐蚀马氏体钢磁粉检测程序2304，特种飞行性能钢的清洁度：磁粉检测程序2.4 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。

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。

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。

钢中非金属夹杂物的鉴定随着现代工程技术的发展，对钢的综合性能要求也日趋严格，相应地对钢的材质要求也越来越高。

非金属夹杂物作为独立相存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，加大了钢中组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能。

例如，非金属夹杂物导致应力集中，引起疲劳断裂[1-3]；数量多且分布不均匀的夹杂物会明显降低钢的塑性、韧性、焊接性以及耐腐蚀性；钢中呈网状存在的硫化物会造成热脆性。

因此，夹杂物的数量和分布被认定是评定钢材质量的一个重要指标，并且被列为优质钢和高级优质钢出厂的常规检测项目之一。

非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量不同，对钢性能的影响也不同。

所以提高金属材料的质量，生产出洁净钢，或控制非金属夹杂物性质和要求的形态，是冶炼和铸锭过程中的一个艰巨任务。

而对于金相分析工作者来说，如何正确判断和鉴定非金属夹杂物也因此变得十分重要。

1 钢中非金属夹杂物的来源分类1.1 内生夹杂物钢在冶炼过程中，脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物，若在钢液凝固前未浮出，将留在钢中。

溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，由于溶解度的降低，与其他元素结合以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后留在钢锭中，它是金属在熔炼过程中，各种物理化学反应形成的夹杂物[10-15]。

内生夹杂物分布比较均匀，颗粒也较小，正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分布情况，但一般来说是不可避免的。

1.2 外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁剥落的耐火材料或其他夹杂物在钢液凝固前未及时清除而留于钢中。

它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物[10-15]。

如炉料表面的砂土和炉衬等与金属液作用，形成熔渣而滞留在金属中，其中也包括加入的熔剂。

这类夹杂物一般的特征是外形不规则，尺寸比较大，分布也没有规律，又称为粗夹杂。

这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。

在钢铁生产中，夹杂物问题一直困扰着生产者。

由于夹杂物的影响，钢材的性能指标，如韧性、焊接性、耐腐蚀性等都会受到影响。

为了解决这个问题，需要对夹杂物进行评级和分析。

本文将介绍夹杂物评级的方法和步骤，以及夹杂物对钢材性能的影响。

夹杂物评级的方法和步骤夹杂物评级的方法主要有显微观察法、化学分析法、电子探针等。

其中，显微观察法是最常用的方法之一。

该方法通过观察夹杂物的形态、大小、分布等特点，对其进行评级。

具体步骤如下：1. 样品制备：选取一定数量的样品，将其切割成一定大小的薄片。

2. 显微观察：使用显微镜观察夹杂物的形态、大小、分布等特点。

3. 评级：根据夹杂物的特点，对其进行评级。

评级结果通常分为五个等级：0、1、2、3、4。

夹杂物对钢材性能的影响夹杂物对钢材性能的影响较大，主要包括以下几个方面：1. 韧性：夹杂物会降低钢材的韧性，使其在受到冲击时容易断裂。

2. 焊接性：夹杂物会阻碍焊缝的形成，降低焊接质量，甚至导致焊接失败。

3. 耐腐蚀性：夹杂物会降低钢材的耐腐蚀性，使其容易受到腐蚀介质的侵蚀。

4. 其他性能：夹杂物还会对钢材的其他性能产生影响，如耐磨性、硬度等。

通过以上分析可以发现，夹杂物对钢材的性能有很大的影响，需要对其进行评级和分析。

在实际生产中，需要采取相应的措施，如控制原料质量、优化生产工艺等，来减少夹杂物的产生，提高钢材的质量和性能。

除了对夹杂物进行评级和分析外，还需要对其他影响钢材质量的因素进行控制和管理。

例如，可以通过控制原料质量来减少夹杂物的产生；可以通过优化生产工艺来提高钢材的质量和性能；可以通过控制生产过程中的温度、压力等参数来减少有害杂质的影响。

这些措施可以帮助生产企业提高产品质量，降低生产成本，提高市场竞争力。

总之，夹杂物评级和分析是钢铁生产中非常重要的一个环节。

通过评级和分析，可以了解夹杂物的特点和分布情况，从而采取相应的措施来减少夹杂物的产生，提高钢材的质量和性能。

在实际生产中，生产企业需要加强对夹杂物评级和分析的重视，以提高产品质量和竞争力。

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A B C D DS 总长度 总长度 总长度 数量 直径 评级图级别iμmμm μm 个 μｍ 0.5 37 17 18 1 13 1 127 77 76 4 19 1.5 261 184 176 9 27 2 436 343 320 16 38 2.5 649 555 510 25 53 898 822 746 36 76 3（＜1181）（＜1147）（＜1029）（＜49）（＜107）注：D 类夹杂物的最大尺寸定义为直径类别细系粗系最小宽度最大宽度最小宽度最大宽度μm μm μm μmA 2 4＞4 12B 2 9 ＞9 15C 2 5 ＞5 12D 3 8 ＞8 13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。

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。

钢中非金属夹杂物含量测定方法最新国家标准摘要：对比分析了2005年修订发布的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》与原GB/T10561-1989《钢中非金属夹杂物的显微评定方法》的区别。

修订后的新标准于2005年5月13日发布、2005年10月1日正式实施。

关键词：钢；非金属夹杂物；测定方法；国家标准Abstract:钢材是模具行业使用十分广泛的金属材料。

研究表明，钢中非金属夹杂物对钢的承载能力、塑性、冲击韧性及耐蚀性等都产生不利影响。

因此，一些重要的钢制零部件和模具，需要对钢中非金属夹杂物的含量加以限制。

作为规范钢中非金属夹杂物含量检验方法的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》是一项钢材生产与使用企业常用的国家标准。

该标准等同采用ISO4967：1998《钢中非金属夹杂物含量的测定——评级图显微检验法》，代替原GB/T10561-1989《钢中非金属夹杂物的显微评定方法》，于2005年5月13日发布、2005年10月1日正式实施。

贯彻执行该项新标准，可以使我国钢中非金属夹杂物含量的检验评定方法与国际完全接轨。

1 采标程度本次修订，提高了采用国际标准的程度。

1989年版标准是等效采用国际标准，而新标准则是等同采用国际标准。

即直接由相应国际标准翻译而来，只做了个别的编辑性修改。

和国际标准最大不同点，就是增加了资料性附录NA。

该附录给出了制取试样时的注意点等。

供参考。

2 标准名称本次修订，标准名称由原来的《钢中非金属夹杂物显微评定方法》修改为《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》。

修改后的标准名称与相应国际标准的名称是基本一致的。

修改的原因，一是考虑到等同采用国际标准，标准名称也应与相应的国际标准的名称保持一致。

二是原标准名称范围过大，没有准确概括本标准的内容范围。

目前，用显微方法评定夹杂物含量，除了用标准评级图评定这一人工方法外，还有自动图像分析法。