GB/T 10561—2005与ASTM E45—2013对钢中非金属夹杂物评定的异同

范 炜，韩新利，张华佳，李 颖，于百川，吉玲康，孟 丹，崔艳霞

（1.石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室，西安710077；2.中国石油集团石油管工程技术研究院，西安710077）

GB/T 10561—2005与ASTM E45—2013对钢中非金属夹杂物评定的异同

范 炜1,2，韩新利2，张华佳2，李 颖2，于百川2，吉玲康2，孟 丹2，崔艳霞2

（1.石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室，西安710077；2.中国石油集团石油管工程技术研究院，西安710077）

为了能更好地应用相关标准来评价钢中的非金属夹杂物，对国家标准GB/T 10561—2005和美国标准ASTM E45—2013内容进行了对比，通过比较适用范围、包含的检测方法、夹杂物基本分类等解读了两个标准之间的差异。分析结果表明，ASTM E45—2013的适用范围略宽，包含的检测方法较多，而GB/T 10561—2005定义的非金属夹杂物的基本类型多出一项DS类，并需要用字母表示粗系和超尺寸夹杂物。因此应用这两项标准时应予以注意。

标准；GB/T 10561—2005；ASTM E45—2013；非金属夹杂物；评定

非金属夹杂物作为独立存在于钢中的物质，破坏了钢基本的连续性，使钢组织的不均匀性增大。钢中非金属夹杂物的存在，会导致应力集中，引起疲劳断裂；数量多且分布不均匀的夹杂物会明显降低钢的塑性、韧性、焊接性以及耐腐蚀性。

目前，对钢中非金属夹杂物主要采用国家标准GB/T 10561—2005（简称国标）或美国标准ASTM E45—2013（简称美标）来进行评定，现将这两项标准主要内容进行比较分析，并以检验实例说明各自特点，以此为更好应用这两项标准提供借鉴。

1 适用范围不同

由于钢材压缩变形程度对非金属夹杂物的评级影响较大，国标规定适用于压缩比≥3的轧制或锻制钢材中非金属夹杂物显微评定方法，而未变形和未经过足够变形的钢材就不适用于国标评定非金属夹杂物；美标除了适用于测定锻钢中非金属夹杂物含量外，在有些情况下，还可以应用标准中包含的方法测定其他合金（渗碳轴承钢）。

2 包含的检验方法不同

2.1 GB 10561—2005检验方法

国标GB/T 10561—2005只是非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检测方法，此标准只给出一套图谱，该图谱包含有A、B、C、D和DS五类夹杂物图谱，前四类分为粗系和细系两个系列，DS类无粗系、细系之分。每个系列由0.5～3级图片组成，共54张。这种方法属于微观检测方法，其中包括两种评定方法，即A法和B法。A法（最恶劣视场法）与美标A法类似，是对试样抛光面上的夹杂物最严重的视场进行评级，并按照每类夹杂物的粗系和细系进行评定，故适用于产品检验；B法与美标D法类似，是对抛光面上的每个视场按照每类夹杂物的粗系和细系进行评级，故此法更适用于科研。

2.2 ASTM E45—2003检验方法

ASTM E45—2003含有4个宏观试验方法：酸蚀低倍检测法、断口检测法、塔型检测法和磁粉检测法。主要测定面积较大的表面，由于其检测是肉眼可见或低倍的，因而更适合于检测大夹杂物，而不适于检测长度小于0.40mm的夹杂物，且不能分辨夹杂物的类型。6个微观试验方法：包括A法（最差市场法）、B法（长度法）、C法（氧化物和硅酸盐法）、D法（低夹杂物含量法）、E法（SAM评定法）、自动图像分析法和2套评级图（图I-A和图II）。A法、D法和E法使用评级图I-A；B法则是根据长度测定非金属夹杂物的含量；C法使用图II进行评定。图I（JK图）适用于评定级别＞2级的夹杂物，其分为A、B、C和D类四类夹杂物图谱，每类分粗系和细系两个系列，每个系列由1～5级图片组成，共40张；图II（ASTM图）适用于评定≤2级的夹杂物，也分为A、B、C和D类四类，粗系和细系两个系列，每个系列由0.5～2.5级图片构成，共40张。

3 规定微观检验法的样品制备不同

国标规定用于测量夹杂物含量试样的抛光面面积约 200mm2（20mm×10mm），在放大 100倍下观察纵向抛光平面上面积为0.50mm2的正方形视场；而美标则规定试验要求在放大100倍的情况下观察160mm2的试样抛光区，这个视场相当于一个边长为0.71mm、面积为0.5mm2的正方形视场。两项标准规定都在放大100倍下观察试样纵向抛光区，且视场相当于一个边长为0.71mm、面积为0.5mm2的正方形视场，但国标观察试样抛光区的面积比美标要大，看到夹杂物的数量和种类要多一些，对夹杂物级别要求更高一些。

4 对非金属夹杂物显微检验方法划分的基本类型规定有所不同

4.1 夹杂物分类与判别

国标将非金属夹杂物列为最常见的夹杂物、非传统夹杂物和沉淀相类3种，对最常见的非金属夹杂物按其类型和形态分为A、B、C、D和DS五类，对此五类夹杂物的类型、形态、分布、性质及色泽均作了较具体的描述，有助于识别不同类型的夹杂物，并明确规定：对于非传统类型的夹杂物，如球状硫化物、球状硫化钙、球状稀土硫化物，硫化钙包裹着铝酸盐的球状复相硫化物等的评定也可通过将其形状与标准图谱进行比较，并应注明其化学特征；一些沉淀相类的硼化物、碳化物、碳氮化物和氮化物等，也可根据其形态与最常见的五类夹杂物进行比较评定，但必须用下标符号表示出它们的化学特征。

美标也分为A（硫化物类）、B（氧化铝类）、C（硅酸盐类）和D（球状氧化物类）和DS五类，不同之处在于将DS类夹杂物直径大于13 μm的都判为D类超尺寸夹杂物，并要求在结果中标出实际尺寸。但美标不仅对于夹杂物的形态、分布、性质均作了具体的描述，而且强调用明场法、暗场法和偏光法再配合夹杂物的颜色来辨别夹杂物的类型，这样得出的结果更为严谨，并给出了详细的判断依据，有利于使用者做出正确判断。

4.2 评级界限对比

不同类型夹杂物评级界限对比见表1。

表1 不同类型夹杂物评级界限（最小值）比对

从表1可知：①国标与美标前三级评级界限相同，这使得两项标准判断评级界限通用，给使用者带来方便；②国标对于夹杂物总长度≥3级上限或者颗粒数≥49颗上限的D类夹杂物以及直径≥107 μm上限的DS类夹杂物，其级别可按照附录D给出的公式计算。

4.3 夹杂物粗系和细系界限的划分

国标和美标对不同类型夹杂物宽度要求见表2。

表2 国标和美标中对不同类型夹杂物宽度的要求 μm

从表2可以看出：①两项标准都规定了夹杂物的宽度范围，并在评级图谱的每个系列上方标出了宽度范围，特别是表示出了可评级夹杂物的宽度下限；②两项标准中规定，A、B和C类夹杂物最小宽度小于2 μm、国标D类最小直径小于3 μm或美标D类最小直径小于2 μm，则夹杂物评为0级，因此标准中的0级包括未发现夹杂物和存在着不予以评级的夹杂物两种情况。

两项标准区别在于：①D类夹杂物细系最小宽度尺寸不同，国标是3 μm，美标是2 μm；其他宽度均相同；②D类球状氧化物夹杂物的形态比（长度/宽度）不同，国标规定形态比＜3时，纳入D类夹杂物计算，而美标规定形态比≤5时，纳入D类夹杂物计算；③国标规定当出现超尺寸夹杂物情况下，在检验结果报出时，除在每类夹杂物代号后要加上最恶劣视场的级别数外，还要用小写字母e表示粗系的夹杂物，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；美标没有要求用字母表示粗系和超尺寸夹杂物，而是规定超尺寸夹杂物应在评定结果报告中注明超大，并标出实际尺寸。

4.4 可视为一条夹杂物的规定条件不同

对于A、B和C类夹杂物，国标规定两条夹杂物之间的纵向距离d≤40 μm，且沿轧制方向的横向距离S（夹杂物中心之间的距离）≤10 μm时，应视为一条夹杂物；而美标规定任意两条夹杂物间距不小于40 μm，且平行于轧制方向列与列之间距离不超过15 μm时，视为一条夹杂物。

5 检验实例

以具体实例说明两项标准基本类型的评定区别，非金属夹杂物如图1所示，对图1中夹杂物分别用国标和美标进行评级。

图1 非金属夹杂物图

根据软件测量可知，图1中两条状夹杂物中心线间水平距离为13 μm，垂直距离为32 μm，因此，美标中这两条夹杂物看做是一条夹杂物，A类夹杂物总长度为156 μm；而国标则视为两条夹杂物，A类夹杂物总长度为两条夹杂物各自长度之和，即为123 μm；下面圆形夹杂物按照国标规定应该属于DS类1级夹杂物；而按照美标规定，属于D类夹杂物，属于超尺寸夹杂物，最大直径为26 μm。评级结果见表3。

表3 国标和美标对图1的评级结果

6 结 论

（1）美标比国标测量范围广一些，在某些情况下，可以测量合金钢的夹杂物尺寸。

（2）美标包含的试验方法多，包括4个宏观试验方法和5个微观试验方法；而国标只是非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检测方法。

（3）微观检验法的样品制备两项标准规定不同，国标规定试样的抛光面面积应约为200mm2，美标规定观察160mm2的试样抛光区。

（4）夹杂物分类不同，国标比美标夹杂物多了一种DS类，而在美标中DS类被评定成D类超尺寸夹杂物，并标出实际尺寸；而对于A、B、C和D类夹杂物粗系，国标需要用字母e进行表示，用字母s表示超尺寸夹杂物，而美标没有此规定。

（5）D类夹杂物宽度两个标准规定数值不同，国标规定细系最小宽度是3 μm，美标规定细系为 2 μm。

（6）对于A、B和C类夹杂物，如果两条夹杂物具有一定纵向间距和横向偏离，视为一条夹杂物的判定条件为：国标规定横向偏移距离≤10 μm，美标规定横向偏移距离≤15 μm，两标准规定纵向距离均≤40 μm。

[1]蔡宏伟.金相检验[M].北京：中国计量出版社，2008：83-84.

[2]张鹏远，隋晓红，王晓峰，等.国标与德标夹杂物评定方法的比较[J].鞍钢技术，2014，389（5）：7-9.

[3]王霞，张晓琨.钢中非金属夹杂物显微评定方法的对比[J].山西冶金，2011，132（4）：64-66.

[4]尹安远，吴素君.钢中非金属夹杂物的鉴定[J].理化检验－物理分册，2007，43（8）：395-397.

[5]切尔维亚科夫A H.钢中夹杂物的金相鉴定[M].北京：科学出版社，1996：40-49.

[6]李代钟.钢中非金属夹杂物[M].北京：科学出版社，1983.

[7]屠世润.金相原理与实践[M].北京：机械工业出版社，1990：291-292.

[8]金崔崑.钢铁材料及有色金属材料[M].北京：机械工业出版社，1981.

[9]刘轶良，戴秀东，赵文珍，等.高牌号管线钢夹杂物金相一次检验合格率的提高[J].山西冶金，2013，144（4）：31-32.

[10]胡德新，赵江勇，金宝炎，等.低合金钢中非金属夹杂物的检测与表征[J].冶金分析，2014，34（1）：17-21.

Similarities and Differences for Non-metallic Inclusions Evaluation in Steel in GB/T 10561—2005 and ASTM E45—2013

FAN Wei1,2，HAN Xinli2，ZHANG Huajia2，LI Ying2，YU Baichuan2，JI Lingkang2，MENG Dan2，CUI Yanxia2
（1.State Key Laboratory for Oil Tubular Goods Equipment Material Service Behavior and Structural Safety,Xi’an 710077，China;2.CNPC Tubular Goods Research Institute,Xi’an 710077,China）

In order to better utilize the relevant standards to evaluate non-metallic inclusions in steel,the contents of GB/T 10561—2005 and ASTM E45—2013 were compared,including the scope of application,detection methods,inclusion basic classification and so on,it analyzed the differences between two standards.The result showed that the applicable scope of the ASTM E45—2013 is slightly wider,and the detection methods are more;a DS class is included in GB/T 10561—2005 standard non-metallic inclusion classifications,and need use letters to express thick and super-size inclusions.Therefore attention must be paid to the application of these two standards.

standard；GB/T 10561—2005；ASTM E45—2013；non-metallic inclusion;evaluation

TG142.1 文献标志码：B DOI:10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.03.014

范 炜（1984—），男，河北秦皇岛人，助理工程师，主要从事管线钢的性能检测和研究。

2015-12-01

李红丽