劉桂江, 程麗杰, 谷 強, 馮長偉

(東北特鋼集團 撫順特殊鋼股份有限公司, 撫順 113001)

鋼在冶煉、澆注和冷凝過程中，由于氧、硫、氮等元素與鋼液的冶金動態(tài)平衡會隨著溫度的降低而移動，使其在鋼中的溶解度減小，導(dǎo)致氧、硫、氮的各種化合物的平衡常數(shù)相應(yīng)增大，因而形成各種非金屬化合物，即非金屬夾雜物，該類夾雜物通常是難以避免的[1]。非金屬夾雜物在鋼中含量雖少，但對鋼的強度、塑性、斷裂韌性、切削性能、疲勞性能、熱脆性能以及耐腐蝕性能等都有影響[2-5]，因此，夾雜物的數(shù)量和分布被認(rèn)為是評定鋼材質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。對夾雜物的檢驗有低倍檢驗、金相檢驗和掃描電鏡分析等方法[6]，有國內(nèi)的GB/T 15711-2018《鋼中非金屬夾雜物的檢驗 塔形發(fā)紋酸浸法》、美國的ASTM E45：2018StandardTestMethodsforDeterminingtheInclusionContentofSteel、德國的DIN EN 10247:2007MicrographicExaminationoftheNon-metallicInclusionContentofSteelsUsingStandardPictures、日本的JIS G 0555:2003MicroscopicTestingMethodfortheNon-metallicInclusionsinSteel等標(biāo)準(zhǔn)體系，但GB/T 10561-2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定 標(biāo)準(zhǔn)評級圖顯微檢驗法》(以下簡稱GB/T 10561—2005)是目前國內(nèi)廣泛使用的國家標(biāo)準(zhǔn)。隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展, 對鋼的綜合性能要求越來越嚴(yán)格，鋼材制造商與使用單位對標(biāo)準(zhǔn)的理解程度不一致；同時GB/T 10561-2005等同采用ISO 4967:1998Steel—DeterminationofContentofNonmetallicInclusions—MicrographicMethodUsingStandardDiagrams標(biāo)準(zhǔn)，目前該國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被ISO 4967：2013替代。GB/T 10561-2005的換版修訂在即，為完善標(biāo)準(zhǔn)，筆者特對GB/T 10561-2005標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進行了分析與探討。

1 “前言”部分

1.1 “與GB/T 10561—1989相比”部分

GB/T 10561—2005前言中“本標(biāo)準(zhǔn)與GB/T 10561—1989相比主要變化如下：”部分存在以下問題。

(1) “a) 標(biāo)準(zhǔn)名稱由《鋼中非金屬夾雜物的顯微評定方法》改為……”多了一個“的”字，實際GB/T 10561—1989標(biāo)準(zhǔn)名稱為《鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法》。

(2) “b)擴大了標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍(見1)”，然而相比舊版標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)適用范圍并未擴大。GB/T 10561—1989適用于“經(jīng)過延伸變形(如軋制、鍛造、冷拔等)的鋼材中非金屬夾雜物的顯微評定”，而GB/T 10561—2005的適用范圍是“壓縮比大于或等于3的軋制或鍛制鋼材中的非金屬夾雜物”，顯然，標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍存在的變化不是“擴大”，應(yīng)該是“限定”或“修改”。

(3) “d)增加了圖像分析法(見附錄D)”，而附錄D標(biāo)題處顯示為“附錄D(資料性附錄)評級圖片級別與夾雜物測定值的關(guān)系”并無“圖像分析法”的字樣，建議改為“d)增加了‘評級圖片級別與夾雜物測定值的關(guān)系’。”較為合理。

(4) “e)對夾雜物的評級界限、寬度參數(shù)、取樣尺寸、評級原則、視場的形狀和尺寸進行了修改(見表1、表2,3,5.1,5.2.3)”，對于評級界限、寬度系數(shù)即表1、表2內(nèi)容應(yīng)該用“增加”一詞，而不是修改，因GB/T 10561—1989標(biāo)準(zhǔn)中只有圖譜標(biāo)注的界限和厚度數(shù)值,沒有明確的表格數(shù)據(jù)。

(5) 可否考慮將資料性附錄NA編寫入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范內(nèi)容的3(取樣)和4(試樣制備)中去。

1.2 “與ISO 4967:1998相比”部分

GB/T 10561—2005前言中“本標(biāo)準(zhǔn)對ISO 4967:1998有誤之處進行了更正，主要如下：”部分存在如下問題。

(1) “c)對圖1、圖2、圖3、圖6進行了重新制作”，此處僅是重新制作，并非原標(biāo)準(zhǔn)的有誤之處。

圖1 同一視場內(nèi)的同類粗、細(xì)兩系列夾雜物Fig.1 Thick and fine inclusions of the same type in the same view

(2) “e)附錄A的DS夾雜物的圖片上方，原直徑‘>13 μm～76 μm’改為‘13 μm～76 μm’”，此處不應(yīng)更改，與D類粗系0.5級的邊界重合，如按照附錄D公式計算，該尺寸應(yīng)為“>13 μm～76 μm”。

(3) “f)附錄C……”、“g)附錄C……”、“h)附錄C……”所列更改，并非有誤之處。

2 “原理 ”部分

(1) DS類夾雜物的定義“圓形或近似圓形，直徑≥13 μm的單顆粒夾雜物”處，應(yīng)為“>13 μm”。

(2) 對于沉淀相類化合物的評定，標(biāo)準(zhǔn)中并未強制要求評級。相關(guān)的資料[1]中也表明“基于氮化物等沉淀相的特性及其對鋼材的強化作用，氮化物、碳化物、碳氮化合物、硼化物定性描述為沉淀相而不作為非金屬夾雜物的評判是適宜和合乎實際的”，因此，如無特殊要求沉淀相類化合物不作為夾雜物進行檢驗，如需評定可在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中基于鋼材用途、品種成分、服役環(huán)境作出相關(guān)要求。

(3) GB/T 10561—2005“表1”評級界限(最小值)中給定的“注：以上A、B和C類夾雜物的總長度是按附錄D給出的公式計算的，并取最接近的整數(shù)”，實際根據(jù)附錄D給出的公式進行計算，計算結(jié)果見表1，可見0.5～3級共10個計算數(shù)值與給定界限值不符。采用ASTM E45：2018標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)公式計算0.5～5級并取最接近的整數(shù)，結(jié)果見表2，可見僅A類4.5級、5級的2個數(shù)值與給定界限不符。應(yīng)考慮修訂GB/T 10561—2005附錄D給出的計算公式。

表1 按附錄D公式得到的夾雜物計算值與給定界限值Tab.1 Calculated values obtained according to formulas in annex D and given limit values of inclusions

表2 按ASTM E45：2018公式得到的夾雜物計算值與給定界限值Tab.2 Calculated values obtained according to formulas in ASM E45：2018 and given limit values of inclusions

3 “結(jié)果表示”部分

從實際檢驗方法分，可將非金屬夾雜物的檢驗分為A法(最差視場法)和B法(平均視場法)。一般來講，最差視場法因檢驗效率高，較適用于非金屬夾雜物的常規(guī)性生產(chǎn)檢驗；而平均視場法需要記錄更多數(shù)據(jù)，檢驗效率低，更適用于科研性的特殊重要件或純凈度較高鋼中非金屬夾雜物的檢驗[7-8]。因此A法在廣大鋼材廠或用戶中使用相對較多，也易于判定符合性，但其結(jié)果表示方法標(biāo)準(zhǔn)中舉例為“例如：A2，B1e，C3，D1，B2.5s，DS0.5”，如按此種結(jié)果表示方法，無法得知每個試樣每類夾雜物粗、細(xì)兩系列的具體級別及超尺寸夾雜物的具體尺寸。標(biāo)準(zhǔn)解析中也提到應(yīng)注明評級結(jié)果是最高級別還是平均數(shù)值，同時也提及夾雜物起評級別及其含義是否也應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)文件中進行明確[8]。建議A法檢驗統(tǒng)一一種結(jié)果表示格式，表3所示為筆者單位結(jié)果表示的典型形式，B法按照原標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果表示方法即可。

表3 A法非金屬夾雜物檢驗的結(jié)果表示格式Tab.3 Results express format of non-metallic inclusion inspection by method A

4 其他修訂意見

(1) 是否考慮單獨列出“定義”一章將“圖像分析法”、“形態(tài)比”、“A類、B類、C類、D類、DS類”、“串(條)狀夾雜物”、“超尺寸夾雜物”等關(guān)鍵術(shù)語統(tǒng)一明確定義，如D類和DS類的角狀、近似球形夾雜物，評定尺寸為“直徑”，實際隱含意思應(yīng)為單顆粒夾雜物中最長的一條“直徑”；附錄B.2中出現(xiàn)“超大尺寸夾雜物”的字樣，實際是超尺寸夾雜物的誤寫。

(2) 內(nèi)容5.2.3 A法和B法的通則中對于“一個串(條)狀夾雜物內(nèi)夾雜物寬度不同時，給出了粗、細(xì)的分系列原則。而對于同一視場內(nèi)，如圖1所示，出現(xiàn)獨立的兩串(條)狀夾雜物如何判斷系列則沒有明確規(guī)定，建議明確。同時對于“一個串(條)狀夾雜物內(nèi)夾雜物的寬度不同時，將夾雜物的最大寬度視為該串(條)狀夾雜物的寬度”這一規(guī)定，與ISO 4967：1998的原文“In case of a stringer with inclusions of different width, the width to be considered is the width of the biggest inclusion.”存在差異，差異在于：國標(biāo)以串(條)狀夾雜物的中最大寬度為該夾雜物寬度，而ISO 4967：1998標(biāo)準(zhǔn)英文語義為串(條)狀夾雜物的中biggest段的寬度為該夾雜物寬度，此處是“the width of the biggest inclusion”而非“the widest part of the inclusion”。

(3) 對于復(fù)合型夾雜物如何評定，GB/T 10561—2005沒有相關(guān)規(guī)定，目前也存在較多爭議，建議仍按夾雜物的類型和形態(tài)與傳統(tǒng)的5類夾雜物進行比較，主體部分為哪類則評為哪一類，更進一步的定性分析工作可結(jié)合掃描電鏡等手段進行[9]。

(4) GB/T 10561—2005“附錄A(規(guī)范性附錄)A、B、C、D和DS夾雜物的ISO評級圖譜”中，B(氧化鋁類)0.5級的圖譜中夾雜物長度是錯誤的，其長度與B類1級圖譜長度幾乎一致，同時C類0.5級(最小長度18 μm)圖譜長度也存在同樣問題，建議重新制作。

5 結(jié)論

(1) GB/T 10561—2005較舊版GB/T 10561—1989更加完善，其規(guī)定了根據(jù)夾雜物的長度、厚度、直徑、顆粒數(shù)及分布對夾雜物進行評級，方便試驗人員的操作，有利于準(zhǔn)確評價鋼材的質(zhì)量。

(2) GB/T 10561-2005在文本編輯、原理公式、實際檢驗規(guī)則、結(jié)果表示、規(guī)范圖譜等方面存在值得推敲和需要完善之處。