鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法GB10561-89標(biāo)準(zhǔn).doc

鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法GB10561-89標(biāo)準(zhǔn)非金屬夾雜物是鋼中不可避免的夾雜，它的存在使金屬基體的連續(xù)性受到破壞，非金屬夾雜物在鋼中的形態(tài)、含量和分布都不同程度地影響了鋼的各種性能，諸如常規(guī)力學(xué)性能、疲勞性能、加工性能等。因此，正確測(cè)定與評(píng)價(jià)鋼中非金屬夾雜物是提高鋼材質(zhì)量不可忽視的環(huán)節(jié)。測(cè)量非金屬夾雜物的方法雖已標(biāo)準(zhǔn)化，但長(zhǎng)期以來我國(guó)一直沒有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1989年由于新標(biāo)準(zhǔn)GB/T10561-1989取代YB25-77而使非金屬夾雜物的評(píng)定更趨詳細(xì)和全面。為了更好地執(zhí)行和掌握新標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)級(jí)原則，保證新舊標(biāo)準(zhǔn)的銜接，在實(shí)際檢驗(yàn)工作中，我們針對(duì)具體試樣加深對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)與理解，現(xiàn)將GB/T10561-1989所需檢驗(yàn)的氧化物、硫化物、硅酸鹽及點(diǎn)狀不變形夾雜物的有關(guān)問題分述如下。一、鋼中非金屬夾雜物的分類鋼中非金屬夾雜物種類很多，按其來源和大小大體分為兩大類：1、顯微夾雜物或稱內(nèi)在夾雜物，這類夾雜物是鋼在冶煉或凝固過程中，由一系列物理和化學(xué)反應(yīng)所生成。例如，在冶煉的過程中，由于脫氧劑的加入，而形成氧化物和硅酸鹽等，這些夾雜物來不及完全上浮進(jìn)入鋼渣而殘留于鋼液中，即為內(nèi)在夾雜物。2、宏觀夾雜物或稱外來夾雜物，這類夾雜物是在鋼的冶煉或澆注過程中，由于耐火材料的混入造成的，其特點(diǎn)是大而無固定形狀。其次，非金屬夾雜物還可按化學(xué)成分分類，分為氧化物、硫化物和氮化物，而氧化物又可分為簡(jiǎn)單氧化物，復(fù)雜氧化物和硅酸鹽詳見圖1。二、非金屬夾雜物的測(cè)定1、A類夾雜物和C類夾雜物標(biāo)準(zhǔn)YB25-77其檢驗(yàn)項(xiàng)目只有脆性夾雜物和塑性夾雜物之分，對(duì)檢驗(yàn)中出現(xiàn)的硅酸鹽夾雜物按塑性變形能力和形態(tài)確定其歸屬。新標(biāo)準(zhǔn)GB10561-89則不僅有硫化物（A類夾雜物）評(píng)級(jí)圖片，而且明確制定了塑性硅酸鹽，C類夾雜物（粗系和細(xì)系）的評(píng)級(jí)圖片。硫化物和硅酸鹽有其相似的地方，往往容易混淆。A類夾雜物（硫化物）具有良好塑性，在加工方向被拉長(zhǎng)，在明場(chǎng)中反光能力較強(qiáng)，在暗場(chǎng)中不透明，在偏振光中顯各向同性（FeS除外）,多數(shù)為鐵錳二元硫化物（FeS-MnS）。C類夾雜物（塑性硅酸鹽）沿加工方向被拉長(zhǎng)，與硫化物的主要區(qū)別是：顏色較深，呈暗灰色，而硫化物為淺灰色，在明場(chǎng)中是透明的，在偏振光中呈各向異性。在實(shí)際檢驗(yàn)評(píng)級(jí)時(shí)，我們不能根據(jù)夾雜物的實(shí)際成分判定評(píng)級(jí)，而是根據(jù)它們的形態(tài)，參照標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖片是哪類夾雜便評(píng)哪類夾雜。在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的過渡時(shí)期，為了新舊標(biāo)準(zhǔn)的銜接，對(duì)于同-視場(chǎng)中出現(xiàn)的A、C類夾雜物，我們合并評(píng)定，-律以塑性硅酸鹽報(bào)出。2、B類夾雜物B類夾雜物（氧化物）是由于用鋁脫氧時(shí)所產(chǎn)生的細(xì)小的、難溶的、高硬度的脆性夾雜物，熱加工后沿加工方向以鏈狀分布，在明場(chǎng)下呈灰色。標(biāo)準(zhǔn)YB25-77氧化物以集中、分散分類，評(píng)級(jí)時(shí)夾雜物以面積計(jì)算，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB10561-89氧化物標(biāo)準(zhǔn)圖片將B類夾雜物以粗系，細(xì)系分類，評(píng)級(jí)時(shí)，以夾雜物長(zhǎng)度作為評(píng)級(jí)依據(jù)。對(duì)于在-條直線上的兩段夾雜Ll、L2，則測(cè)其間距L，當(dāng)L12.7mm時(shí)，算作一條夾雜物，L=L1+L2+L，當(dāng)L12.7mm時(shí)，則算作兩條夾雜物，然后對(duì)照B類夾雜物評(píng)級(jí)圖片，以粗系或細(xì)系報(bào)出。3、D類夾雜物除軸承鋼以外，幾十年來，結(jié)構(gòu)鋼從來未檢驗(yàn)過D類夾雜物，也沒有此類夾雜物的考核標(biāo)準(zhǔn)。GB10561-59彌補(bǔ)了YB25-77標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖分類過于簡(jiǎn)單，級(jí)別劃分不夠全面，適應(yīng)性受到限制的缺陷，為此，我們?cè)趫?zhí)行標(biāo)準(zhǔn)GB10561-89的過渡期間，對(duì)我廠1994年全年及1995年1-5月份出現(xiàn)的D類夾雜作了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，以便深入開展D類夾雜物對(duì)鋼的使用性能影響的研究。GB10561-89所附的JK圖和ASTM標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖，D類夾雜物表現(xiàn)為分散多顆粒型，實(shí)際檢驗(yàn)中的D類夾雜物多為單顆型，且顆粒直徑較大，與標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖難以對(duì)照。我們以與某級(jí)別的多顆粒夾雜物面積相等的單顆粒夾雜物直徑作為該級(jí)別夾雜物的“當(dāng)量直徑”評(píng)定級(jí)別：?jiǎn)晤w粒夾雜物的“當(dāng)量直徑”dn的計(jì)算公式由1/4pdn2=l/4pd02，得出d。=4nd。d。單顆球夾雜物直徑，d。=12mmn某級(jí)別點(diǎn)狀不變形夾雜物的個(gè)數(shù)dn當(dāng)量直徑根據(jù)上述公式算出GB10561-89標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖中各級(jí)別點(diǎn)狀不變形夾雜物的當(dāng)量直徑如表1所示：表1級(jí)別相應(yīng)當(dāng)量直徑 mm夾雜物個(gè)數(shù)0.512111.020.831.53692.045l42.553.6203.061.1263.571354.079.6444.586.5525.09664質(zhì)量評(píng)價(jià)現(xiàn)將我廠1994年及1995年15月按GB10561-89標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)的各類結(jié)構(gòu)鋼點(diǎn)狀不變形夾雜物作質(zhì)量分析。通過上述統(tǒng)計(jì)進(jìn)行如下討論：如考慮控制合格級(jí)別，點(diǎn)狀不變形夾雜的不合格率如表2:表2控制合格級(jí)別點(diǎn)狀不變形夾雜物不合格率1994年1995年15月1.05.0613.241.53.228.462.01,834.462.50.611.103.00.260.743.50.170.744.0O0.374.500.375.000由上表可以看出，在合金結(jié)構(gòu)鋼中，點(diǎn)狀不變形夾雜物的出現(xiàn)率是相當(dāng)可觀的，不僅如此，其級(jí)別分布也是分散的，從1.0級(jí)起直至5.0級(jí)，各級(jí)別均出現(xiàn)-定的數(shù)量。如前所述，由于我國(guó)原有非金屬夾雜物檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中，只有脆性夾雜物（氧化物或脆性硅酸鹽）和塑性夾雜物（硫化物或塑性硅酸鹽）之分，并無點(diǎn)狀不變形夾雜物，因此，對(duì)點(diǎn)狀不變形夾雜物沒有明確的要求，更無合格級(jí)別。在這種情況下，對(duì)點(diǎn)狀不變形夾雜物的評(píng)定應(yīng)更為慎重，建立考核點(diǎn)狀不變形夾雜物的合格級(jí)別界 限更需進(jìn)行大量工作。因此，增加-個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目，勢(shì)必降低鋼材的合格率，從而提高合格鋼材的成本。從我廠的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不難看出，如果合格級(jí)別為2.5級(jí)時(shí)，合格率為99.39%(1994年)和98.90%(1995年)，合格級(jí)別為2.0時(shí)，合格率則為98.17和95.22，當(dāng)然，合格級(jí)的確定依賴于很多因素，諸如：冶煉方法，鋼材尺寸，對(duì)性能的影響大小等。在諸多因素中，對(duì)性能的影響大小是至關(guān)重要的。4、特殊類型夾雜物生產(chǎn)檢驗(yàn)中，往往遇到-些與標(biāo)準(zhǔn)圖片不符合或者標(biāo)準(zhǔn)未詳細(xì)解釋的情況，對(duì)這些特殊類型的夾雜，我們是這樣處理的：在同-視場(chǎng)中出現(xiàn)數(shù)類夾雜物時(shí)，應(yīng)按夾雜物的形態(tài)和粗細(xì)分別對(duì)每類夾雜物進(jìn)行評(píng)級(jí)（過渡期A、C類共存除外）。當(dāng)同類粗大的或細(xì)小的夾雜物在同-視場(chǎng)中同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，（同-直線或不同直線分布）不予分開評(píng)定，而將兩系列（粗大、細(xì)小）夾雜物的長(zhǎng)度或數(shù)量相加后按占優(yōu)勢(shì)的那種系列夾雜物評(píng)定級(jí)別。當(dāng)視場(chǎng)中的夾雜物介于粗大和細(xì)小兩系列之間時(shí)，按其最近的系列評(píng)定。對(duì)于出現(xiàn)同-視場(chǎng)并在同-直線上的B類夾雜物及大小與B類夾雜物相似的D類夾雜物合并評(píng)定，并以B類夾雜物報(bào)出。如果某類夾雜物-個(gè)視場(chǎng)未能量盡，則按該類夾雜物的高級(jí)別評(píng)定。當(dāng)能定性某類夾雜就按該類夾雜物評(píng)，如不能定性，則按其形態(tài)，象哪類就按哪類評(píng)?？傊?，在執(zhí)行GB10561-89標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，我們對(duì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖的理解是：標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖對(duì)夾雜物的分類，并不是根據(jù)夾雜物的成分，而是根據(jù)它們的形態(tài)。遵循的原則是：每個(gè)試樣的夾雜物評(píng)級(jí)結(jié)果是試樣檢驗(yàn)面上每類夾雜物粗系和細(xì)系最嚴(yán)重視場(chǎng)的評(píng)級(jí)結(jié)果。鋼中非金屬夾雜物在顯微鏡下的特征及鑒定5.1明視場(chǎng)下觀察在明視場(chǎng)下是以觀察夾雜物的形狀、分布、變形行為、大小、數(shù)量、組織、反射本領(lǐng)及其色彩等項(xiàng)目來識(shí)別夾雜物的屬類。5.2夾雜物的外形夾雜物的外形有規(guī)則的幾何形狀,像玻璃質(zhì)SiO2呈球狀,TiN呈方形;不規(guī)則的形狀,如FeO呈卵形,多角形鋁硅酸鹽玻璃呈脆性破碎粒狀。5.3夾雜物的分布一般的硅酸鹽呈單獨(dú)的孤粒形狀分布,Al2O3和FeOMnO等氧化物聚集成群呈串狀分布,而FeS及FeSFeO則沿晶界分布。5.4夾雜物的透明度和色彩夾雜物的透明度可分為透明、不透明兩類。透明的夾雜物在暗場(chǎng)下顯得十分明亮,如硅酸鹽夾雜在暗場(chǎng)和偏光下有明顯的反光能力。在暗場(chǎng)下透明,并有反光的環(huán)圈,在偏光下有暗黑十字架現(xiàn)象。而硫化物、氧化鐵在明場(chǎng)下沒