GB/T 10561—2005與ASTM E45—2013對鋼中非金屬夾雜物評定的異同

范 煒，韓新利，張華佳，李 穎，于百川，吉玲康，孟 丹，崔艷霞

（1.石油管材及裝備材料服役行為與結構安全國家重點實驗室，西安710077；2.中國石油集團石油管工程技術研究院，西安710077）

GB/T 10561—2005與ASTM E45—2013對鋼中非金屬夾雜物評定的異同

范 煒1,2，韓新利2，張華佳2，李 穎2，于百川2，吉玲康2，孟 丹2，崔艷霞2

（1.石油管材及裝備材料服役行為與結構安全國家重點實驗室，西安710077；2.中國石油集團石油管工程技術研究院，西安710077）

為了能更好地應用相關標準來評價鋼中的非金屬夾雜物，對國家標準GB/T 10561—2005和美國標準ASTM E45—2013內容進行了對比，通過比較適用范圍、包含的檢測方法、夾雜物基本分類等解讀了兩個標準之間的差異。分析結果表明，ASTM E45—2013的適用范圍略寬，包含的檢測方法較多，而GB/T 10561—2005定義的非金屬夾雜物的基本類型多出一項DS類，并需要用字母表示粗系和超尺寸夾雜物。因此應用這兩項標準時應予以注意。

標準；GB/T 10561—2005；ASTM E45—2013；非金屬夾雜物；評定

非金屬夾雜物作為獨立存在于鋼中的物質，破壞了鋼基本的連續性，使鋼組織的不均勻性增大。鋼中非金屬夾雜物的存在，會導致應力集中，引起疲勞斷裂；數量多且分布不均勻的夾雜物會明顯降低鋼的塑性、韌性、焊接性以及耐腐蝕性。

目前，對鋼中非金屬夾雜物主要采用國家標準GB/T 10561—2005（簡稱國標）或美國標準ASTM E45—2013（簡稱美標）來進行評定，現將這兩項標準主要內容進行比較分析，并以檢驗實例說明各自特點，以此為更好應用這兩項標準提供借鑒。

1 適用范圍不同

由于鋼材壓縮變形程度對非金屬夾雜物的評級影響較大，國標規定適用于壓縮比≥3的軋制或鍛制鋼材中非金屬夾雜物顯微評定方法，而未變形和未經過足夠變形的鋼材就不適用于國標評定非金屬夾雜物；美標除了適用于測定鍛鋼中非金屬夾雜物含量外，在有些情況下，還可以應用標準中包含的方法測定其他合金（滲碳軸承鋼）。

2 包含的檢驗方法不同

2.1 GB 10561—2005檢驗方法

國標GB/T 10561—2005只是非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢測方法，此標準只給出一套圖譜，該圖譜包含有A、B、C、D和DS五類夾雜物圖譜，前四類分為粗系和細系兩個系列，DS類無粗系、細系之分。每個系列由0.5～3級圖片組成，共54張。這種方法屬于微觀檢測方法，其中包括兩種評定方法，即A法和B法。A法（最惡劣視場法）與美標A法類似，是對試樣拋光面上的夾雜物最嚴重的視場進行評級，并按照每類夾雜物的粗系和細系進行評定，故適用于產品檢驗；B法與美標D法類似，是對拋光面上的每個視場按照每類夾雜物的粗系和細系進行評級，故此法更適用于科研。

2.2 ASTM E45—2003檢驗方法

ASTM E45—2003含有4個宏觀試驗方法：酸蝕低倍檢測法、斷口檢測法、塔型檢測法和磁粉檢測法。主要測定面積較大的表面，由于其檢測是肉眼可見或低倍的，因而更適合于檢測大夾雜物，而不適于檢測長度小于0.40mm的夾雜物，且不能分辨夾雜物的類型。6個微觀試驗方法：包括A法（最差市場法）、B法（長度法）、C法（氧化物和硅酸鹽法）、D法（低夾雜物含量法）、E法（SAM評定法）、自動圖像分析法和2套評級圖（圖I-A和圖II）。A法、D法和E法使用評級圖I-A；B法則是根據長度測定非金屬夾雜物的含量；C法使用圖II進行評定。圖I（JK圖）適用于評定級別＞2級的夾雜物，其分為A、B、C和D類四類夾雜物圖譜，每類分粗系和細系兩個系列，每個系列由1～5級圖片組成，共40張；圖II（ASTM圖）適用于評定≤2級的夾雜物，也分為A、B、C和D類四類，粗系和細系兩個系列，每個系列由0.5～2.5級圖片構成，共40張。

3 規定微觀檢驗法的樣品制備不同

國標規定用于測量夾雜物含量試樣的拋光面面積約 200mm2（20mm×10mm），在放大 100倍下觀察縱向拋光平面上面積為0.50mm2的正方形視場；而美標則規定試驗要求在放大100倍的情況下觀察160mm2的試樣拋光區，這個視場相當于一個邊長為0.71mm、面積為0.5mm2的正方形視場。兩項標準規定都在放大100倍下觀察試樣縱向拋光區，且視場相當于一個邊長為0.71mm、面積為0.5mm2的正方形視場，但國標觀察試樣拋光區的面積比美標要大，看到夾雜物的數量和種類要多一些，對夾雜物級別要求更高一些。

4 對非金屬夾雜物顯微檢驗方法劃分的基本類型規定有所不同

4.1 夾雜物分類與判別

國標將非金屬夾雜物列為最常見的夾雜物、非傳統夾雜物和沉淀相類3種，對最常見的非金屬夾雜物按其類型和形態分為A、B、C、D和DS五類，對此五類夾雜物的類型、形態、分布、性質及色澤均作了較具體的描述，有助于識別不同類型的夾雜物，并明確規定：對于非傳統類型的夾雜物，如球狀硫化物、球狀硫化鈣、球狀稀土硫化物，硫化鈣包裹著鋁酸鹽的球狀復相硫化物等的評定也可通過將其形狀與標準圖譜進行比較，并應注明其化學特征；一些沉淀相類的硼化物、碳化物、碳氮化物和氮化物等，也可根據其形態與最常見的五類夾雜物進行比較評定，但必須用下標符號表示出它們的化學特征。

美標也分為A（硫化物類）、B（氧化鋁類）、C（硅酸鹽類）和D（球狀氧化物類）和DS五類，不同之處在于將DS類夾雜物直徑大于13 μm的都判為D類超尺寸夾雜物，并要求在結果中標出實際尺寸。但美標不僅對于夾雜物的形態、分布、性質均作了具體的描述，而且強調用明場法、暗場法和偏光法再配合夾雜物的顏色來辨別夾雜物的類型，這樣得出的結果更為嚴謹，并給出了詳細的判斷依據，有利于使用者做出正確判斷。

4.2 評級界限對比

不同類型夾雜物評級界限對比見表1。

表1 不同類型夾雜物評級界限（最小值）比對

從表1可知：①國標與美標前三級評級界限相同，這使得兩項標準判斷評級界限通用，給使用者帶來方便；②國標對于夾雜物總長度≥3級上限或者顆粒數≥49顆上限的D類夾雜物以及直徑≥107 μm上限的DS類夾雜物，其級別可按照附錄D給出的公式計算。

4.3 夾雜物粗系和細系界限的劃分

國標和美標對不同類型夾雜物寬度要求見表2。

表2 國標和美標中對不同類型夾雜物寬度的要求 μm

從表2可以看出：①兩項標準都規定了夾雜物的寬度范圍，并在評級圖譜的每個系列上方標出了寬度范圍，特別是表示出了可評級夾雜物的寬度下限；②兩項標準中規定，A、B和C類夾雜物最小寬度小于2 μm、國標D類最小直徑小于3 μm或美標D類最小直徑小于2 μm，則夾雜物評為0級，因此標準中的0級包括未發現夾雜物和存在著不予以評級的夾雜物兩種情況。

兩項標準區別在于：①D類夾雜物細系最小寬度尺寸不同，國標是3 μm，美標是2 μm；其他寬度均相同；②D類球狀氧化物夾雜物的形態比（長度/寬度）不同，國標規定形態比＜3時，納入D類夾雜物計算，而美標規定形態比≤5時，納入D類夾雜物計算；③國標規定當出現超尺寸夾雜物情況下，在檢驗結果報出時，除在每類夾雜物代號后要加上最惡劣視場的級別數外，還要用小寫字母e表示粗系的夾雜物，用小寫字母s表示出現超尺寸的夾雜物。如：超長、超寬或超直徑；美標沒有要求用字母表示粗系和超尺寸夾雜物，而是規定超尺寸夾雜物應在評定結果報告中注明超大，并標出實際尺寸。

4.4 可視為一條夾雜物的規定條件不同

對于A、B和C類夾雜物，國標規定兩條夾雜物之間的縱向距離d≤40 μm，且沿軋制方向的橫向距離S（夾雜物中心之間的距離）≤10 μm時，應視為一條夾雜物；而美標規定任意兩條夾雜物間距不小于40 μm，且平行于軋制方向列與列之間距離不超過15 μm時，視為一條夾雜物。

5 檢驗實例

以具體實例說明兩項標準基本類型的評定區別，非金屬夾雜物如圖1所示，對圖1中夾雜物分別用國標和美標進行評級。

圖1 非金屬夾雜物圖

根據軟件測量可知，圖1中兩條狀夾雜物中心線間水平距離為13 μm，垂直距離為32 μm，因此，美標中這兩條夾雜物看做是一條夾雜物，A類夾雜物總長度為156 μm；而國標則視為兩條夾雜物，A類夾雜物總長度為兩條夾雜物各自長度之和，即為123 μm；下面圓形夾雜物按照國標規定應該屬于DS類1級夾雜物；而按照美標規定，屬于D類夾雜物，屬于超尺寸夾雜物，最大直徑為26 μm。評級結果見表3。

表3 國標和美標對圖1的評級結果

6 結 論

（1）美標比國標測量范圍廣一些，在某些情況下，可以測量合金鋼的夾雜物尺寸。

（2）美標包含的試驗方法多，包括4個宏觀試驗方法和5個微觀試驗方法；而國標只是非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢測方法。

（3）微觀檢驗法的樣品制備兩項標準規定不同，國標規定試樣的拋光面面積應約為200mm2，美標規定觀察160mm2的試樣拋光區。

（4）夾雜物分類不同，國標比美標夾雜物多了一種DS類，而在美標中DS類被評定成D類超尺寸夾雜物，并標出實際尺寸；而對于A、B、C和D類夾雜物粗系，國標需要用字母e進行表示，用字母s表示超尺寸夾雜物，而美標沒有此規定。

（5）D類夾雜物寬度兩個標準規定數值不同，國標規定細系最小寬度是3 μm，美標規定細系為 2 μm。

（6）對于A、B和C類夾雜物，如果兩條夾雜物具有一定縱向間距和橫向偏離，視為一條夾雜物的判定條件為：國標規定橫向偏移距離≤10 μm，美標規定橫向偏移距離≤15 μm，兩標準規定縱向距離均≤40 μm。

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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 文獻標志碼：B DOI:10.19291/j.cnki.1001-3938.2016.03.014

范 煒（1984—），男，河北秦皇島人，助理工程師，主要從事管線鋼的性能檢測和研究。

2015-12-01

李紅麗