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”
3.6.1 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。
3.6.2 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。
3.6.3 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。然而,不论采用减少检验视场数或采用按一定分布规律的视场检验,均应事先协商一致。关于B法的评定结果在衡量钢材的实际质量时,具有统计学的意义,故本法更适和于科学研究工作。
在检验时有两点应予以注意:
(1)在将所观察的视场与新标准图谱进行对比评定时,应使用表1和表2规定的评级界限以及第2章有关评级图夹杂物形态的描述作为评级图片的说明。 (2)在按A法、B法检验夹杂物时,当同类的粗大和细小的夹杂物在同一视场中同时出现时(呈同一直线分布或不同一直线分布),均不得分开评定,其级别
应将两系列(粗细、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。
3.6.4 评级结果表示
(1) 按产品标准规定的办法表示
(2) 在产品标准未规定时,可按新标准的A法或B法(由合同或双方协商确定)。
A法:每个试样每类和每个宽度系列的夹杂物的最高级别以及在此基础上所得的每炉钢每类和每个宽度系列的夹杂物级别的算术平均值。
B法:表示规定的观察视场(N)中每类杂物如每个宽度系列夹物在规定级别的视场总数,并依此可计算出每级杂物的总级别数和平均级别数。
3.6.4.1 图谱性质和起评原则
(1)图谱性质 ISO 4967:1979标准中并没有明确规定图谱的性质,故在GB/T 10561-1989标准中也未规定图谱的性质,但考虑到当时的国情和ISO标准的情况,按标准实施研讨会的文件规定,将其确定为中限图谱。
ISO 4967:1998标准对此有明确规定,标准规定:”如果一个视场处于两相邻图片之间时,应记为较低的一级”,这就明确表示标准中的评级图谱为下限图谱。为适应和实现与国际标准接轨,新标准采用ISO 4967:1998的规定进行编写。 (2)非金属夹杂物的起评级别 GB/T 10561-1989中虽未明确指出起评级别,但在编制说明中明确了从零级起评,并明确规定所谓”0”应理解为在所评定的视场中未发现夹杂物；ISO 4697:1998标准中,已明确规定标准中的评级图谱下限图谱,并明确A,B和C类夹杂物最小宽度为2μm,D类夹杂物最小直径为3μm,在表1中规定了0.5级的最小长度值 ,故虽未采用ASTM E45-97明确规定的”一个视场中含有少量夹杂物,或夹杂物长度小于基础级别时,则评为0级”的文字,也应理解为起评级别为”0”级,该标准中的”0”级并不是真正的视场中无可见的夹杂物,而是包括未发现夹杂物和存在着不予以评级的夹杂物含义；新标准采用ISO 4967:1998进行标准的编写,在实施中也应按此理解和实施。
3.6.4.2夹杂物分类的确定原则
GB/T 10561-1989在3.1.1条中规定:”其分类方法并不是根据夹杂物的成分,而是根据它们的形态”。由于缺少对A,B,C和D类夹杂物的术语和定义,关于这一句话,多年来,不同人有不同的理解,常引起不少争议
新标准在第2章中规定:根据夹杂物的形态和分布,标准图谱分为A,B,C,D和DS五大类,并给出了五类夹杂物具体类型和形态及颜色的描述,这样更便于正确理解夹杂物的形态,不仅仅是外形,而且还包括颜色,尤其对外形相似的A类夹杂物和C类夹杂物,更应该注意区别。新标准在5.2.3 A法和B法的通则中明确指出”?,并使用表1和表2规定的评级界限以及第2章有关评级图夹杂物形态的描定作为评级图片的说明。”取消了原GB/T 10561-1989”?。其分类方法并不是根据夹杂物的成分,而是根据它们的形态”的文字叙述,这样使人们更易掌握非金属夹杂物类型的确定。
3.6.4.3 粗系、细系宽度的确定原则
执行原国标时,在夹杂物宽度的实际判定和划分时可能会存在一些问题,例如:GB/T 10561-1989中(包括ISO 4967:1979以及ASTM E45-1976)关于A类和C类夹杂物的宽度在沿着拉长的条状夹杂物的方向中有变化和串状的B类夹杂物中各个颗粒的夹杂物可能以粗系或细系出现时,对该条夹杂物应归于粗系或细系的结论并没有阐述。在ASTM E45-1997中第12.2.4条中则明确指出:”如果一条夹杂物的长度的一半以上属于粗系,则应以粗系评级,并在定义条款中明确叙述,在某些方法中对球状氧化物是定义为独立的、长宽以不大于5:1的不变形夹杂物”,但未对D类夹杂物如何确定其直径的方法进行叙述,致使按球状氧化物的直径来判定夹杂物的粗系和细系存在困难；目前国内各企业执行中通常是对条状夹杂物是按占优势的宽度来划分的,对球状夹杂物是按(最大+最小)之半的等效直径办法来处理的。
新标准明确规定:D类夹杂物是以最大尺寸作为直径,而一条串(条)关夹杂物(striger)内夹杂物的宽度不同,则应将夹杂物的最大宽度视为该串(条)状夹杂物(striger)的宽度来进行粗系、细系的划分。起草小组通过验证试验发现,按新标准的宽度划分原则,使A,B,C和D各类夹杂物从细系改划为粗系的比例分别为1.31%,7.55%,0.16%和1.15%。
3.6.4.4 对有一定间距的A,B和C类夹杂物的评定
GB/T 10561-1989对此未作规定。新规准对具有一定纵向间距和横向偏离的A,B和C类夹杂物的评定进行了规定,即对于A,B和C类夹杂物来说,如果两条夹杂物之间的纵向距离≤40μm,横向距离≤10μm时,则应视为一条夹杂物进行评定。
3.6.4.5 超尺寸夹杂物的评定
原标准中规定,对长度超过直径(视场直径为0.8mm)和宽度超过规定的夹杂物均应单独记录,但对这些夹杂物是否参与评定和如何评定未涉及,造成实施中的疑惑。
新标准则明确规定,对于夹杂物长度超出视场,或夹杂物宽度或直径超过粗系的最大值,应作为超尺寸夹杂物处理,对这些超尺寸夹杂物的处理办法如下:①应予以记录,并在实验报告中说明;②这些夹杂物在视物中的部分仍应作为该视场夹杂物总评级的一部,这样就解决了原国标规定不严密的缺点。
3.7 “6结果表示”
(1) 按产品标准规定的办法表示。
(2) 在产品标准未规定时,可按标准的A法或B法(由合同或双方协商确定)。
A法:每个试样每类和每个宽度系列的夹杂物的最高级别以及在此基础上所得的每炉钢每类和每个宽度系列的夹杂物级别的算术平均值。
B法:表示规定的观察视场(N)中每类夹杂物及每个宽度系列夹杂物在规定级别上的视场总数,并依此可计算出每类、每系列夹杂物的总级别和平均级别。
当出现超尺寸夹杂物情况下,在检验结果报出时,除在每类夹杂物后要加上最恶劣视场的级别数外,还要用小写字母e表示出现粗系 的夹杂物,用小写字母s表示出现超 尺寸的夹杂物,如:超长、超宽或超直径。
3.8 “7试验报告”
试验报告应包括各项内容新增加的是:产品类型和尺寸、放大倍率(如果＞100倍时)、观察的视场数或总检验面积、对非传统类型夹杂物所采用的下标的说明、实验员姓名。
3.9 ”附录A”(规范性的附录)
ISO 4967:1998的附录A的DS图片上方,直径表示为＞13～76μm,但在”第2章
原理”中的DS描述中,明确为”≥13μm”；同时在表1中也明确0.5级DS的最小直径为13μm,同时从5.1条的图7中也可见DS类夹杂物直径为13μm,估计在图片中数值系印刷错误,故本标准在附录A的DS图片上也相应改为” 13μm”。
3.10 “附录B”(规范性的附录)
新标准还在附录B(资料性附录)中具体叙述了超尺寸夹杂物的评定方法,对进一步正确理解超尺寸杂物的评级提供了参考,具体如下:
(1)对于超出视场边长的夹杂物:对于A法而言,该条超长夹杂物则按视场边长0.71mm计算,并纳入同一视场的同类和同一宽度系列夹杂物的总长度中予以评级;对于B法而言,则将该条夹杂物位于视场内的长度纳入同一视场中的同类、同系列夹杂物的总长度中予以评级。
(2)对宽度或直径超过粗系界限值的夹杂物,则应计入该视场同类粗系夹杂物的评级中。
(3)对于夹杂物总长度≥3级的上限总长度数值或颗粒数≥49颗的D类夹杂物以及直径≥107μm的DS类夹杂物时,其级别可按附录D的方式进行计算。
3.11”附录C”(规范性的附录)
3.11.1附录C的表C.1
----ISO原文中C.3.1 A类夹杂物中的a)细系中,末了一段文字”N表示观察视场总数(见6.2)”,此”6.2”估计原文有误,本标准改为”(见6.3)”。 ----ISO原文中表C.1、表C.2和C.3中的b)A类粗系杂物的视场不匹配,新标准根据表C.2和C.3计算中的视场数,将表C.1中的A类粗系夹杂物的序号8的”1”取消。
----ISO原文中表C.1、表C.2中的D类粗系均为三颗,但在C.3.4中的粗系夹杂物计算公式中却为四颗,并在i 的结果后有”标注出1s”的文字,一般而言表格中和公式中的数字有可能印刷错误,但文字不太可能多印刷一段文字。故新标准在编写时,将表C.1中的序号12的D类粗系夹杂物中填写为”1s”,并同时将表C.2中的D类粗系夹杂物1级夹杂物视场由”1”改为”2”。 C.3.4中的b)粗系中公式仍按原文定为:i =(2×0.5)+(2×1)=3,i = =0.15(标注出1s)。
3.11.2 附录C的C.4权重因数
ISO 4967:1998在附录C中增设了”C.4权重因素”一节,这是在ISO 4967:1979和ASTM E45标准中所没有的内容,该节主要叙述的是,当为了比较某批钢材(某炉)的总纯净度级别,但标准中描述过于简单,使人费解。
经查阅相应的国外标准知,此规定与DIN 50602-1985《优质钢非金属夹杂物显微检验及图谱》中K法的计算方法相似(但观察视场的方法不同),DIN标准中K法是指从所指定的夹杂物级别起,对所有大于和等于此级别的夹杂物级别按各级别的权重因素计算之和,再乘以将试样的全部实际检验面积换算成1000mm 的面积数,进行综合计算而成,此计算结果用”特性值K”表示,以确定该批(炉)钢材的总纯洁度级别。在计算时,既可分别得到各类夹杂物(氧化物、硫化物)的总特征值K[K[O]和K[S]],也根据产品标准的规定,将两者相加而获得一个”完全特征值K”以表示总的夹杂物纯洁度级别,此两种特征值的数值一般情况下应予以化整。在按DIN 50602-1985计算K法时,各级别的权重因数是按几何级数2n-4求得,并通过其尺寸系数(级别)使之化整,对于较严重的夹杂物此时就被加重计算,具本如下所列:
夹杂物级别 因数f=2n-4 化整后在计算时使用的权重因数
0 1/16 0.05
1 1/8 0.1
2 1/4 0.2
3 1/2 0.5
4 1 1
5 2 2
6 4 5
7 8 10
8 16 20
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
