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GB10561-89“鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法”標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行與理解
鐘傳珍 潘淑紅
（大連鋼廠中心試臉室116031）
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)。
測量非金屬夾雜物的方法雖已標(biāo)準(zhǔn)化，但長期以來我國-直沒有相應(yīng)的國家標(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**。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。
1 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-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單氧化物，復(fù)雜氧化物和硅酸鹽詳見圖1。
圖1
2 非金屬夾雜物的測定
2.1 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，在明場中反光能力較強(qiáng)，在暗場中不透明，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，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。
2.2 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，則測其間距△L，當(dāng)△L≤12.7mm時(shí)，算作一條夾雜物，L=L1+L2+△L，當(dāng)△L≥12.7mm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。
2.3 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)圖分類過于簡單，級(jí)別劃分不夠**，適應(yīng)性受到限制的缺陷，為此，我們在執(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：
①單顆粒夾雜物的“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。=12mm
n―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) |
|
0.5 |
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質(zhì)量評(píng)價(jià)
現(xiàn)將我廠1994年及1995年1～5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，其直方圖如下：
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1～5月 |
|
|
1.0 |
5.06 |
13.24 |
|
1.5 |
3.22 |
8.46 |
|
2.0 |
1,83 |
4.46 |
|
2.5 |
0.61 |
1.10 |
|
3.0 |
0.26 |
0.74 |
|
3.5 |
0.17 |
0.74 |
|
4.0 |
O |
0.37 |
|
4.5 |
0 |
0.37 |
|
5.0 |
0 |
0 |
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。
2.4 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：
①在同-視場中出現(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）。
②當(dāng)同類粗大的或細(xì)小的夾雜物在同-視場中同時(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)?。A雜物的長度或數(shù)量相加后按占優(yōu)勢的那種系列夾雜物評(píng)定級(jí)別。
③當(dāng)視場中的夾雜物介于粗大和細(xì)小兩系列之間時(shí)，按其*近的系列評(píng)定。
④對(duì)于出現(xiàn)同-視場并在同-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。
⑤如果某類夾雜物-個(gè)視場未能量盡，則按該類夾雜物的**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)。
總之，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*嚴(yán)重視場的評(píng)級(jí)結(jié)果。
