ASTME45-13钢中夹杂物含量的测定-培训讲稿

ASTME45-2013钢中夹杂物含量的测定标准检验法编制：卢小成2015年7月适用于锻钢中非金属夹杂物含量的测定方法分类：宏观检验法和显微检验法每一类的夹杂物依据形态相似划分，而不考虑其化学特征测定夹杂物含量时，可采用宏观检验法或显微检验法或二者结合使用，以得到满意的结果此法不能视作合格与否的规定界限或评定界限适用范围宏观检验法分类宏观侵蚀•显示夹杂物的含量和分布，如大型氧化物夹杂断口分析•显示硬化工件断口上夹杂物的存在和位置，用于长度0.4mm以上的夹杂物台阶•评定轧钢或锻钢加工面上的夹杂物，用于测定长度≥3mm的夹杂物磁粉法•显示铁磁材料经过加工、磁化并施加磁粉后检验，用于0.4mm以上的夹杂物测定。宏观检验法优点大表面面积试样检测很容易优点1显示大型夹杂物有足够的灵敏度优点2宏观检验法缺点不能区分不同夹杂物的形态不适宜检测小型球状夹杂物或极细长的串链状夹杂物磁粉法可能导致对某些显微特征的错误判断，如残余奥氏体的条纹、显微偏析或合金中的碳化物。显微方法定义•用于表征试样抛光面上夹杂物的大小、分布、数量和类型，通过光学显微镜观测试样，报出存在夹杂物的类型，并拍摄几张典型的照片，不提供统一格式的报告形式显微方法优点1•可表征出夹杂物的尺寸、类型和数量优点2•可发现极细小的夹杂物显微方法缺点单个评级视场非常小（0.5mm2)大截面试样，因夹杂物分布极为不均，结果的偶然性很大对大试样也只能取限定数量的视场取样要求一批钢“一批”指的是在同一时间、采用相似工艺参数生产的钢材，同一批钢必须来自于同一炉。如果有某一炉组成，取样位置在浇注初锭、浇注中间锭、浇注末锭的顶部和底部选取至少六个有代表性的位置进行检验一炉钢浇注顺序未知、或一个钢锭的头尾位置未知，或同一炉中其他批信息未知的情况下应采用随机统计大量取样不同炉进行选材或比较时，必须在正确的工艺阶段取样随着生产量减少，夹杂物级别也将发生变化取样要求夹杂物样品面积方向数量试样尺寸总体要求试样抛光面的最小面积是160mm2抛光面必须与钢材的轧制方向平行。水平轧制的钢件，试样截面应垂直于轧制面；对于圆钢和钢管，试样截面在直径方向上。抛光面与热加工方向的角度大于6º就会严重影响夹杂物长度的测量截面厚度小于0.71mm的试样不适用于E45标准取样位置规定大厚度钢材（厚度9.5mm)，如锻件、钢坯、棒材、扁钢、板材和钢管。宽材：通常在宽度方向1/4处取样圆钢：截取厚度至少12mm的圆片，并切取圆片的1/4作为试样，见图3大截面试样：每个试样的取样位置应在半径中部，见图4取样位置要求薄钢板（≤9.5mm),如带钢、薄板、棒材、线材、钢管。横截面厚度或直径0.95~9.5mm在同一取样位置截取足够多的试样镶嵌在一起，组成一个面积接近160mm2检验面横截面厚度或直径0.95mm在同一取样位置截取10个纵向样镶嵌在一起，组成一个面积可以小于160mm2检验面试样制备试样必须抛光，在显微镜下观察为一平面，使夹杂物的尺寸和形状可以准确的显示出来金相样制备必须小心把握，以获取质量高的检验面进行人工和图像分析淬火钢中夹杂物在正常退火下易抛掉，可以在相对较低的回火温度下标准热处理，可较好保存夹杂物若试样足够大可以正常的磨抛，则不需要镶嵌校准与标准化显示屏•对于图像分析，样品台千分尺和直尺必须经国家校准实验室校准的仪器，用来确定系统的放大倍数•两点放大后的距离除真实距离就可以确定屛幕的放大倍数（直尺在显示屏法）•已知水平或垂直距离，通过像素数目就可以确定像素大小•利用比例尺或模板上的已知长度除显示器上代表该长度的像素数，就可确定每个屛幕放大倍率的像素大小TV相机•对于256灰度系统，亮度一般调到矩阵面254灰度，黑度为0图像分析仪•氧化物颜色更深些，在灰度色标上灰度值通常在130以下•颜色较浅的硫化物一般灰度值约在130~195之间•设定好阀值后，采用“闪烁法”在夹杂物活图和阀值图之间转换比对，并选取多视场进行，确保设置正确（类型和大小）。夹杂物分类与评级B类-氧化物类C类-硅酸盐类D类-球状氧化物A类-硫化物类A类和C类夹杂A类和C类夹杂物在形态和大小上非常相似在明场下观察，A类硫化物是浅灰色的，而C类硅酸盐是黑色的。在暗场或偏光模式下，硫化物是暗黑色的，硅酸盐夹杂则是透明发亮的。C类条状夹杂物由一条或多条高度拉长的氧化物组成，沿轧制方向光滑排成一行，形态比一般较高（≥2）B类串链状夹杂物由许多（至少3个）圆形或带角的氧化物颗粒组成，形态比2，沿轧制方向排成一行在中心线±15µm范围内颗粒都视为该夹杂物的一部分。颗粒之间的距离不得大于40µmD类夹杂物任何形态比2、不属于B类或C类串（条）状夹杂的氧化物被定义为D类，无形态限制夹杂物的评定夹杂物分为粗系和细系两类，评定时，选择最具代表性的级别评定，如果长度方向上的大部分区域都属于粗系范围，就判定为粗系。最小宽度小于2µm的夹杂物的长度或数目不参与评级判定注：视场实际检验面积0.50mm2夹杂物的评定级别根据单个0.5mm2视场内夹杂物的长度或数量，或者单位面积内夹杂物的长度或数量，依据下表的界定值来判定夹杂物视为级别评定值一般向下舍入取最接近的整数或半级数。对于钢铁试样，尤其夹杂物较少时，经生产商与用户协商，评级值可向下舍入取最接近级别的1/4或1/10值。由于D类夹杂物评级是按个数定义（视场内有1个夹杂物颗粒时评为0.5级，无时评为0级），所以在1级和0.5级之间不在划分A、D、E法推荐刻线或网格典型扫描方式A法（最恶劣视场）手动法•要求在100倍下对一个160mm2的抛光面进行检测•单个视场面积0.50mm2,边长0.71mm的正方形•将视场与图谱中的方框图进行对比，找出最恶劣的视场，以此级别作为每个试样的检验结果•一批钢中所有试样夹杂物最恶劣视场的平均值作为结果（一批中n个试样）•超尺寸的夹杂应单独记录下来•夹杂物的主要化学成分可在结果中报出，即硫化物、硅酸盐或氧化物，还有碳化物或氮化物图像分析法•试样放置在显微镜样品台上，使得试样表面与光轴平行•调整试样位置，使得夹杂物平行于样品台移动的X或Y轴方向•对显微镜进行正确的校准检查；调整到合适的亮度水平•夹杂物可以在除100倍以外的放大倍率下检验和鉴别，只要评定时在标准规定的0.5mm2视场内即可。•进行灰度值设定区分硫化物和氧化物•光环效应：当检验硫化物时，在同一视场内氧化物外围可观测到的一种假象。可通过自动特征描绘或对二进制图像运用适当的算法加以纠正。•对夹杂物的定量描述时，•空白视场（没有任何类型和宽度的夹杂物），为0级视场•非评级视场（夹杂物的宽度≤2µm,长度小于最小界限值），为0.5级视场•对于夹杂物含量很低的钢材来说，级别可以按0.25级或0.1级递增B法（长度）测定方法•在放大100倍下检查具有160mm2的抛光表面的试样。对每个长度大于等于0.127mm的夹杂物进行测量和记录•用一种平行线图形在放大100倍下进行检验，平行线之间的距离相当于试样表面上的0.127mm（0.005英寸）。这个距离作为测量夹杂物长度的一个单位•绘制（或粘贴）在观察屏上，在试样放大100倍时，此平行线之间的距离应是12.7mm（0.5英寸）•·用碳化物划线器在试样上标出所需检验区域轮廓•然后将试样放置于显微镜上，从标出区域的一个角部视场开始检查•测量和记录该视场中所有长度大于等于一个单位的夹杂物•夹杂物间隔距离大于一个单位时，不评作一个条状夹杂物，而按两个夹杂物评级•每条夹杂物的长度应修约为较低的相邻整数单位，并仅仅记录整数单位的长度。B法结果表示•最长夹杂物•首先应记录下最长夹杂物的长度。并应附加上标字母Ｔ或Ｈ来表示细系或粗系夹杂物的宽度•细系夹杂物规定为，每条夹杂物有50％以上长度处的宽度小于等于10μm（0.0004英寸）,即为细系夹杂物。•过半数以上长度处的宽度大于等于30μm（0.012英寸）的夹杂物即为粗系夹杂物•宽度大于10μm但小于30μm的夹杂物不能用上标字母Ｔ或Ｈ来表示•此外可以用上标字母d（不连续）、vd（很不连续）和g（簇聚成群）来表述夹杂物的连续或簇集程度•平均长度夹杂物•除最长夹杂物以外，长度大于等于一个单位的所有夹杂物的平均长度，应单独记为一个数字报出，并应以右上标字母注明平均夹杂物数量•试样的背景状态•可使用表述所有其它非金属夹杂颗粒的系列放大100倍的图谱作比较，以表示试样的背景状态。如使用是时，则背景状态应注明Ａ、Ｂ、……等，以表示夹杂物数量的递增•注：每批所有试样的检验结果应列成表。如需要时，应记录夹杂物的主要类型（硫化物、硅酸盐或氧化物）。每个试样的测试结果可分为以下两部分举例结果表示：6d-23-A。这表示所观察到的最长的夹杂物长度为6个单位，d为不连续的夹杂为3个平均长度为2个单位的夹杂物其背景夹杂物与背景显微图谱系列中的Ａ图相似C法（氧化物和硅酸盐）•应检查试样上每个视场中出现的不变形氧化铝和可变形条状硅酸盐夹杂物，并对照图Ⅱ评级•对每个检验试样上的各类最长的条状夹杂物对照图Ⅱ的名称进行记录。（“Ｏ”代表氧化铝，“Ｓ”代表硅酸盐），注意本方法不评定硫化物。本方法应在放大100倍下，检查具有160mm2抛光表面的试样。•在试样表面呈现一个面积为0.83mm2的视场，相当于试样表面上的0.79×1.05mm2•首先，用不易去掉的标志或锥形碳化物划痕器在试样上标出需检验区域的轮廓•试样放置在显微镜下，从标出区域的一个角部视场开始检查•矩形蔽光框的长边应平行与轧制方向•将该视场与图Ⅱ比较，记录下最相似的氧化物和硅酸盐条状，或两者所有存在的系列夹杂物的视场编号•如一个夹杂物的长度处于图Ⅱ的两个编号的视场框之间时，应修约为较小的一个整数值•当试样表面的条状夹杂物在纵向间隔距离大于等于40μm（0.0016英寸）时，应将其作为两个夹杂物评定。•移动显微镜的载物台以显现相邻的视场，并重复与图Ⅱ比较步骤。持续到试样上所需检验的抛光面全部检查完毕为止步骤C法结果表示方法用每类夹杂物的最大长度，用来评估一个试样硅酸盐夹杂物图谱通常用于评定变形氧化物夹杂氧化物图谱则常用于所有的不变形夹杂物或脆性夹杂物•例如，一个试样的夹杂物评级为O-5（氧化物）和S-4（硅酸盐），这就表示观察到的最长的不可变形氧化物夹杂与氧化物显微照片5相对应，最长的可变形氧化物夹杂与４级硅酸盐金相图谱相对应。当表示夹杂物的长度超过金相图谱中所示的最大长度时，可采用修正的方法（添加后缀数字）•可用来表示被标注的夹杂物的数量或者当一个夹杂物的长度大于显微照片上显示的最大长度时，来表示该夹杂物的准确长度D法（低夹杂物含量）本检验方法使用于评定夹杂物含量较低的钢，评级时按半级递增（手动法）•在放大100倍下，对具有160mm2抛光表面试样进行检查•在抛光试样表面，对每个0.50mm2的视场进行Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ类夹杂物检查并记录和计算，手动步骤•规定视场为具有0.71mm（0.02791平方英寸）边长的方形区域•首先，用不易去掉的标志或锥形碳化物划痕器在试样上标出所需检验区域的轮廓•将试样放置在显微镜上，从试样的一个角部视场开始进行检验，与图I-r的图谱进行比较•按粗系和细系分别记录下最相似视场的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ类夹杂物级别•一个夹杂物的数量很小或长度较短，低于1/2级时，则应记为０级。•移动显微镜载物台以显示相邻的视场，并重复与图I-r的比较步骤，直至完毕•与方法Ａ相比，本方法是对每个视场进行评级的方法手动结果表示•每个试样按0.5～3.0夹杂物级别号，记录下出现各类（图I-r的Ａ、Ｂ、Ｃ和Ｄ）的粗系、细系夹杂物的视场数。•如果发现任何一个视场或某个夹杂物超过3.0级时（图I-r和表1所列），应单独记录。同样，如果夹杂物的宽度或直径超过图I-r和表２所列的极限值时，这些夹杂物也应单独记录。•要求出多个试样的检验结果的平均值，可按表4示例对每批所检验的各个试样中每一夹杂物的级别和类型的视场数计算平均值•如有必要时，可测定夹杂物的主要化学类型•备注：图像分析法同A法相同，这是钢材含夹杂物的含量不同E法（SAM评级）适