分享：钢中夹杂物检验及 DIN50602—1985标准 中夹杂物评定方法

摘 要:介绍了钢中夹杂物的评定方法,分析了 DIN50602—1985标准中夹杂物宽度、长度和 OG型夹杂物的评定方法。结果表明:DIN50602—1985标准规定用夹杂物面积评定夹杂物级别, 这样更能凸显夹杂物对钢性能的影响;对于超长的单个串条状夹杂物,建议采用夹杂物整体长度和 宽度对夹杂物进行评级,不进行分割降级和额外标注尺寸;根据 DIN50602—1985标准中图1计 算了夹杂物面积,再根据该标准中表3计算夹杂物的面积,得出二者对 OG型夹杂物的评定界限值 基本相同,由此可根据 OG型夹杂物的直径来评定夹杂物的级别。 

关键词:夹杂物;面积;宽度影响因子;DIN50602—1985;OG型夹杂物 

中图分类号:TG115.2;TB31                     文献标志码:A                          文章编号:1001-4012(2023)08-0017-05

钢中夹杂物的大小、数量和分布是评定钢材 质量优劣的重要指标,是钢出厂检验评判项目之 一。夹杂物对钢的韧性、塑性、疲劳性能、焊接性 能以及耐腐蚀性能有着重要的影响[1-6]。要减轻 夹杂物对钢材性能的影响,就要控制钢中夹杂物 的生成,并全面获取夹杂物的特征。对于金相检 验工作者来说,如何正确判断和评定夹杂物也变 得十分重要。

目前,国内外对夹杂物检验的方法有很多,各夹 杂物检验标准有不同的分类方法[7]。

笔者介绍了钢中夹杂物的评定方法,分析了 DIN50602—1985《金相检验方法 特殊钢中非金 属夹杂物的高倍金相检验》中通过夹杂物面积来 评定夹杂物级别的方法,对 DIN50602—1985标 准的一些评定细节进行了探讨,以供金相检验人 员参考。

1 夹杂物的检验方法 

1.1 夹杂物低倍检验方法标准

低倍检验是一种宏观检验方法,其通过人眼或 10倍以下放大镜对试样整个表面的组织和缺陷进行 分类评级。由于化学成分的不同,酸蚀后,会在试样 宏观检验面上呈现出不同形状和颜色的色斑。 

国内目前常用的夹杂物低倍检验标准主要有 GB/T4236—2016 《钢 的 硫 印 检 验 方 法》、GB/T 15711—2018《钢中非金属夹杂物的检验 塔形发纹酸 浸法》、GB/T37598—2019《钢中非金属夹杂物的检 验 发蓝断口法》、YB/T4003—2016《连铸钢板坯低 倍组织缺陷评级图》、YB/T4002—2013《连铸钢方坯 低倍组织缺陷评级图》、YB/T153—2015《优质结构 钢连铸坯低倍组织缺陷评级图》、YB/T4149—2018 《连铸圆管坯》、TB/T3031—2002《铁路用辗钢整体 车轮 径向全截面低倍组织缺陷的评定》等。

GB/T4236—2016标准可检验钢中硫化物夹 杂的分布位置,并对被检部位的纯净度进行评估。 GB/T15711—2018标准可检验钢中非金属夹杂物 在加工变形过程中沿锻轧方向的延伸情况。GB/T 37598—2019标准要求将钢试样加热到适当温度, 使其表面产生极薄的蓝色氧化膜,再将试样一次性 折断(也可以先将其折断再进行热处理),利用夹杂 物灰白色、浅黄色等特性,检验钢中非金属夹杂物的 尺寸、数量和分布情况。TB/T3031—2002标准主 要针对车轮系列产品,将非金属夹杂物分为了Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ型,并按夹杂物大小、数量进行评级。YB/T 4003—2016、YB/T4002—2013、YB/T153—2015、 YB/T4149—2018等标准主要介绍在酸蚀后检验 非金属夹杂物和异金属夹杂物的方法。

低倍检验法主要对连铸坯质量进行分析,通 过现场取样检验,快速识别坯内夹杂物等缺陷,对 下一步生产进行指导,但该方法仅能对较大的夹 杂物进行低倍定性分析,不能对微观夹杂物进行 定量分析。 

王克杰等[8]通过“钢坯镜面加工技术”和“钢坯 全端面检测技术”,在全端面上进行全面积纯净度检 测,也可以在整个低倍试样上进行全体积纯净度检 测,彻底改变小试样抽检的纯净度检测现状,对夹杂 物进行检测的同时,还可以检测钢坯中的气孔、裂纹 等缺陷,突破低倍检测和高倍检测的局限性,实现真 正意义上的宏观纯净度检测。

1.2 夹杂物高倍检验的方法标准 

国内外常用的夹杂物高倍检验标准主要有 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》、ISO4967:2013 《钢 非金属夹杂物含量的测定 使用标准图的显微图像 方法》、ASTME45—2018a《钢中夹杂物含量的测 定 标准检验法》、JISG0555—2020《钢中非金属夹 杂物的显微测试方法》等。由 于 GB/T10561— 2005以及JISG0555—2020均等同ISO4967的 1998版 标 准,故 这 里 主 要 针 对 GB/T10561— 2005、ASTM E45—2018a及 DIN50602—1985这 3个标准,从夹杂物分类、取样、评级原则等方面进 行夹杂物检验的对比(见表1),并对夹杂物检验标 准提出后续修订建议。 

2 DIN50602—1985中夹杂物评定细节 

上述3个夹杂物检验标准对夹杂物的分类不 同,夹杂物检验原理、方法也有差异。其中,GB/T 10561—2005和 ASTM E45—2018a通过确定夹杂 物的长度和宽度来评定夹杂 物 的 级 别,而 DIN 50602—1985标准是通过计算夹杂物面积来评定夹 杂物的级别,虽然以上3个标准都将级别转化为长 度和宽度的界限值进行评定,但 DIN50602—1985 标准却考虑了超宽、超长对夹杂物的影响以及使用 面积评定 OG型夹杂物的方法。

DIN50602—1985标准通过夹杂物面积来评定 夹杂物的级别,更能凸显夹杂物对钢性能的影响,故 主要对采用DIN50602—1985标准评定夹杂物级别 的细节进行探讨,主要包括夹杂物宽度、长度和 OG 型夹杂物直径分析方面,供人们评级时了解使用。 

2.1 夹杂物宽度增加对级别的影响 

GB/T10561—2005和ASTME45—2018标准 规定,A 类、B类、C类串条状夹杂物宽度对夹杂物 级别的影响主要是夹杂物宽度是否满足起评最小 值,对于超宽的夹杂物,宽度仅影响粗细分类,不影 响夹杂物级别。一些加工厂商与钢厂签订夹杂物技 术协议时,也只是规定夹杂物级别,对夹杂物是否超 宽没有进行过多要求。Murakami模型将夹杂物面 积作为研究重点,量化出夹杂物在平行于裂纹扩展 方向的投影面积,使得在钢材中形成夹杂物面积的 评判标准,并且该模型在后续学者进行大量试验验 证中也得到了证实,所以应该在相关检验标准中重 视对夹杂物宽度的评定。