钢中非金属夹杂物含量测定方法最新国家标准.docx
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钢中非金属夹杂物含量测定方法最新国家标准
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。
而本标准规定的仅是标准评级图法。
因此，新标准采用国际标准的名称，在原来基础上补充了“标准评级图”几个字。
可见，修改后的名称更准确。
3范围
新版GB/T10561-2005分7章和五个附录，规定了用标准图谱评定钢材中非金属夹杂物的原理、取样方法、试样制备、夹杂物含量的测定、检验结果表示方法、试验报告等。
同时，以资料性附录的形式给出了测定非金属夹杂物的图像分析法，供参考使用。
本标准适用于压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材中非金属夹杂物的评定。
但可能不适用于某些类型的钢。
如：
易切削钢。
另外，图谱评定法虽然可以广泛用于对给定用途钢适应性的评估。
但是，由于试验人员的影响，即使采用大量试样也很难再现试验结果。
因此，使用本方法时应十分谨慎。
与旧标准相比，一是新标准的适用范围扩大了。
新标准不仅规定了图谱分析法，而且给出了图象分析法。
因此，不仅可以用标准评级图法评定3级以下的夹杂物，而且可以用所给出的图像分析法评定所有级别（包括3级以上）的夹杂物。
而旧标准却未给出图像分析法。
二是新标准增加了对适用钢材变形程度的说明。
旧标准只笼统规定适用于压延变形的钢材，却没有给出变形程度。
考虑到变形程度对钢材夹杂物的评定影响很大，新标准强调适用于压缩比大于或等于3的钢材。
换言之，对未变形和未经足够变形的钢材就不适用。
三是新标准增加了标准图谱可能不适用于某些钢材的说明。
新标准明确指出标准图谱可能不适用于易切削钢等类钢材。
因为易切削钢含硫相对较高，其中夹杂物的形态、分布及数量等，与普通钢夹杂物有一定程度的不同。
因此，标准评级图可能不适用。
4夹杂物的分类
新标准将夹杂物分为常见的夹杂物、非传统夹杂物以及沉淀相类三种。
并将常见的夹杂物分成A、B、C、D、DS五种类型。
新、旧标准的主要不同点：
一是提及了非传统夹杂物以及沉淀相类两类夹杂物，这是旧标准所没有的。
新标准明确规定，对非传统类型夹杂物与沉淀相类夹杂物的评定也可通过将其形状与上述常见的五类夹杂物进行比较，并注明其化学特征。
例如：
球状硫化物可作为D类夹杂物评定。
但在试验报告中应加注一个下标。
如：
DSuIF表示球状硫化物、DCaS表示球状硫化钙、DRES表示球状稀土硫化物、DUP表示球状复相夹杂物（如硫化钙包裹着氧化铝）等。
而沉淀类夹杂物包括硼化物、碳化物、碳氮化合物或氮化物等，也可以根据他们的形态与上述五类夹杂物进行比较比较，并按上述的方法表示它们的化学特征。
对非传统夹杂物，在试验前可采用大于100倍的放大率进行分析，以确定其化学特征。
二是在旧标准基础上，增加了DS类即单颗粒球状类夹杂物的规定以及对各类夹杂物形态、分布、性质、颜色等的描述，以有助于对不同类夹杂物的识别。
标准给出的各类夹杂物的类型与形态见表1。
表1各类夹杂物的类型与形态
序号
类别
类型
形态
1
A
硫化物
具有高的延展性，有较宽范围形态比（即：
长度/宽度）的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角。
2
B
氧化铝
大多数没有变形，带角的，形态比小（一般＜3），黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行（至少有三个颗粒）。
3
C
硅酸盐
具有高的延展性，有较宽范围形态比（一般≥3）的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角。
4
D
球状氧化物
不变形，带角或圆形的，形态比（一般＜3），黑色或带蓝色的，无规则分布的颗粒。
5
DS
单颗粒球状类
圆形或近似圆形，直径≥13μm的单颗粒夹杂物。
三是将夹杂物“厚度”一词修改为“宽度”。
新标准仍将除DS类外的其余四类夹杂物分成粗系和细系两个系列。
值得注意的是，在表达粗系、细系划分时，新标准不再称按厚度划分，而是改称按宽度划分。
这主要是考虑检验面上应按二维平面的物体来描述夹杂物。
即用长度、宽度来描述夹杂物的形态更为妥当。
因此，新标准采用了“宽度”这一用词。
四是将常见夹杂物的级别由原来的划分为5个级别修改为划分为6个级别。
新标准将每个系列夹杂物分为0.5、1、1.5、2、2.5、3共六个等级。
级别的数字越大，表示夹杂物的数量越多或尺寸越大。
即表示A、B、C类夹杂物的长度或串（链）状夹杂物长度是递增的、D类夹杂物的数量是递增的、DS类夹杂物的直径是递增的。
还分别给出了夹杂物系列与级别的具体划分界限值。
这也是旧标准所没有的。
5 取样位置与数量、试样制备
新标准规定的试样尺寸及抛光面积与旧标准相同，仍分别为20mm×10mm、200mm2。
并在平行于钢材纵轴，位于外表面与中心的中间位置取样。
新标准按钢棒或钢坯、钢板、其它钢材三类分别规定钢材的取样位置。
其中，具体给出了钢棒或钢坯以及钢板的取样位置。
并要求取样数量在具体产品标准或专门协议中规定。
其它钢材的取样方法，按供需双方协议执行。
如果没有协议，可按本标准附录NA进行。
附录NA具体给出了制取样注意方法以及其它钢材的取样部位与取样面积，并给出了钢管的取样方法。
新旧标准不同点见表2。
表2取样位置的规定对比
钢材分类
新标准
旧标准
说明
尺寸分段
取样位置
尺寸分段
取样位置
钢棒、钢坯
≤25mm
与旧标准相同
≤30mm
（省略）
尺寸分段不同
取样位置相同
＞25mm~40mm
与旧标准相同
＞30mm~40mm
（省略）
尺寸分段不同
取样位置相同
＞40mm
与旧标准相同
＞40mm
（省略）
尺寸分段不同
取样位置相同
钢板
≤25mm
检验面位于宽度1/4处的全厚度截面
≤30mm
检验面位于宽度1/2处的全厚度截面
尺寸分段和
取样位置均不相同
＞25mm~50mm
检验面位于宽度1/4和从钢板表面到中心的位置，检验面为钢板厚度的1/2截面
＞30mm
检验面位于宽度1/2和从钢板表面到中心的位置，检验面为钢板厚度的1/2截面
尺寸分段和
取样位置均不相同
＞50mm
检验面位于宽度1/4和从钢板表面到中心的位置，检验面为钢板厚度的1/4截面
尺寸分段和
取样位置均不相同
其它（包括钢管）
按协议或附录NA。
附录NA给出的钢管取样位置与旧标准给出的钢管取样位置相同。
只给出了钢管的取样位置
关于试样的选取与制备方面的规定，主要增加了推荐使用金刚石磨料对试样进行抛光的内容。
新标准规定，为了避免夹杂物的剥落、变形或抛光面被污染，采用金刚石磨料抛光是适宜的。
6夹杂物的测定
本章分观察方法和实际检验两条对夹杂物含量的测定方法做出了规定。
新标准规定了投影到毛玻璃上和用目镜直接观察两种观察方法。
同时，规定了A法（最恶劣视场评定）和B法（逐个视场评定）两种检验评定方法。
新、旧标准主要在关于视场形状与尺寸、放大倍数、检验评定方法三方面存在不同
（1）关于视场形状与尺寸
采用显微方法进行对比评定时，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。
按旧标准规定，无论投影观察法还是目镜观察法，均采用实际视场直径为0.8mm（实际面积0.5mm2）的圆形视场，而新国标则规定，夹杂物评定的视场为边长为0.71mm（实际面积0.5mm2）的正方形视场。
新标准之所以做这样的改动，主要考虑到虽然采用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影响，也许仅对个别超长尺寸的夹杂物可能会有区别，但对B法（逐个视场评定）而言，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。
因此，新标准按相应国际标准，采用面积为0.5mm2的正方形视场。
（2）关于放大倍数
由于评级图谱和各级别的长度界限值是在100倍下规定的，故新标准规定在100倍放大率下进行观察。
新、旧标准不同的是，将投影法观察的放大倍数由原来的100倍修改为100±2倍。
而将用目镜直接观察所需的放大倍数由原来的90~110倍修改为在显微镜的适当位置放置试验网格。
以使检验面内的面积为0.5mm2。
（3）关于检验评定方法
新标准对A法和B法两种检验评定方法的规定，与旧标准基本相同。
值得说明的，一是采用B法评定时，应连续地移动视场，保证每个视场相接，而不是随机选择视场。
二是在将所观察的视场与标准图谱进行对比评定时，应使用标准中表1和表2规定的评级界限（即本文给出的表2和表3）以及本标准第2章关于夹杂物形态的描述作为评级图片的说明；三是当同类的粗大和细小的夹杂物出现在同一视场时（呈同一直线分布或不呈同一直线分布），均不可分开评定，其级别应将两系列（粗系、细系）夹杂物的长度或数量相加后按占优势的那种夹杂物评定。
新标准对有一定间距的A、B、C类（即串或条状）夹杂物的评定做出了规定，这是旧标准所没有的。
新标准规定，对不在一条直线上的串（条）状夹杂物，如果两夹杂物之间的纵向距离d≤40μm、横向距离s≤10μm时，则应视为一条夹杂物。
此外，新标准还增加一条说明，如果一条串（条）状内夹杂物的宽度不同，则应将该夹杂物的最大宽度视为该串（条）状夹杂物的宽度。
新标准对超尺寸夹杂物的评定做出了明确规定，并在附录B中给出了超尺寸夹杂物的具体评定方法，这也是旧标准所没有的。
新标准规定，如果夹杂物长度超过视场的边长（0.71mm）、或宽度（或直径）大于粗系最大值，则应当作超尺寸夹杂物进行评定，并分别记录。
但是，这些夹杂物仍应纳入该视场的评级。
具体说来，对超尺寸夹杂物的评定，一是要予以记录，并在试验报告中说明；二是对这些夹杂物在视场中的部分仍应作为评级的一部分。
这样就弥补了旧标准规定不严密的缺点。
（4）关于评定结果的表示
新标准按A法和B法分别给出了非金属夹杂物评级结果的表示方法，内容与旧标准基本相同。
本次修改，主要改变了用B法评定级别时，总级别和平均级别的表示符号。
总级别的表示符号由原来的大写字母“M”修改为小写字母“itot”；平均级别的表示符号由原来的小写字母“m”修改为小写字母“imoy”。
7 标准评级图
新标准以规范性附录的形式给出了评定夹杂物的标准评级图，这也是本标准的主要内容之一。
使用该附录给出的评级图谱时，可根据夹杂物宽度尺寸，选择图片系列。
然后，将视场中夹杂物的类型和数量，与该系列的各级标准图片相对比，确定夹杂物级别。
关于夹杂物评级图谱的规定，新、旧标准存在的主要不同点是：
将原来的给出了JK评级图和ASTM评级图两套图谱修改为只给出一套ISO图谱；将图谱的形状由原来直径为80mm的圆形改为边长为71mm的正方形；将原来的分为5个级别修改为分6个级别；增加了单颗粒球状类夹杂物图谱。
因此，新、旧图谱已不等效。
其中，关于增加的DS图谱即单颗粒球状夹杂物图谱，无粗系与细系之分。
该图谱同样分为6个级别，图片放大倍数为100倍。
图谱级别与夹杂物最小直径的对应关系见表3。
表3 DS夹杂物图谱级别与夹杂物最小直径的对应关系
夹杂物级别
夹杂物最小直径μm
0.5
≥13
1
≥19
1.5
≥27
2
≥38
2.5
≥53
3
≥76
8 增加了夹杂物级别的权重因数以及钢纯洁度的计算方法
权重因数这一概念在ISO4967：
1998版本中才出现，以前的版本没有。
提出权重因数的概念是为了根据实际测得的夹杂物级别来计算钢材总的纯洁度级别，进而比较或衡量钢材的纯洁度。
标准给出的权重因数见表4。
表4 权重因数
夹杂物级别i
权重因数fi
0.5
0.05
1
0.1
1.5
0.2
2
0.5
2.5
1
3
2
钢的纯洁度级别计算公式为：
Ci=[Σfi×ni]1000/S
式中：
fi——权重因数；
ni——i级别视场总数；
S——试样的总检验面积，单位为mm2。
值得指出的是，新标准没有说明是按各类、各系列夹杂物分别计算总纯洁度级别，还是应包括各类、各系列夹杂物合并计算。
对于此问题，在实际操作时，可由供需双方协议约定。
附录D也是新增加的附录。
该附录以公式和图示的形式给出了评级图片级别与夹杂物测定值的关系，也称为图像分析法。
可以用于由夹杂物的测量值计算或查出夹杂物的级别数。
或由夹杂物的级别数计算或查出夹杂物的测量值。
适用于任何级别的夹杂物。
例如。
要评定3级以上的夹杂物级别，用标准图谱就无法评级。
而用本附录给出的公式或图示评定就很方便。
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