刘桂江, 程丽杰, 谷 强, 冯长伟

(东北特钢集团 抚顺特殊钢股份有限公司, 抚顺 113001)

钢在冶炼、浇注和冷凝过程中，由于氧、硫、氮等元素与钢液的冶金动态平衡会随着温度的降低而移动，使其在钢中的溶解度减小，导致氧、硫、氮的各种化合物的平衡常数相应增大，因而形成各种非金属化合物，即非金属夹杂物，该类夹杂物通常是难以避免的[1]。非金属夹杂物在钢中含量虽少，但对钢的强度、塑性、断裂韧性、切削性能、疲劳性能、热脆性能以及耐腐蚀性能等都有影响[2-5]，因此，夹杂物的数量和分布被认为是评定钢材质量的一个重要指标。对夹杂物的检验有低倍检验、金相检验和扫描电镜分析等方法[6]，有国内的GB/T 15711-2018《钢中非金属夹杂物的检验 塔形发纹酸浸法》、美国的ASTM E45：2018StandardTestMethodsforDeterminingtheInclusionContentofSteel、德国的DIN EN 10247:2007MicrographicExaminationoftheNon-metallicInclusionContentofSteelsUsingStandardPictures、日本的JIS G 0555:2003MicroscopicTestingMethodfortheNon-metallicInclusionsinSteel等标准体系，但GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法》(以下简称GB/T 10561—2005)是目前国内广泛使用的国家标准。随着现代工程技术的发展, 对钢的综合性能要求越来越严格，钢材制造商与使用单位对标准的理解程度不一致；同时GB/T 10561-2005等同采用ISO 4967:1998Steel—DeterminationofContentofNonmetallicInclusions—MicrographicMethodUsingStandardDiagrams标准，目前该国际标准已经被ISO 4967：2013替代。GB/T 10561-2005的换版修订在即，为完善标准，笔者特对GB/T 10561-2005标准的内容进行了分析与探讨。

1 “前言”部分

1.1 “与GB/T 10561—1989相比”部分

GB/T 10561—2005前言中“本标准与GB/T 10561—1989相比主要变化如下：”部分存在以下问题。

(1) “a) 标准名称由《钢中非金属夹杂物的显微评定方法》改为……”多了一个“的”字，实际GB/T 10561—1989标准名称为《钢中非金属夹杂物显微评定方法》。

(2) “b)扩大了标准的适用范围(见1)”，然而相比旧版标准，标准适用范围并未扩大。GB/T 10561—1989适用于“经过延伸变形(如轧制、锻造、冷拔等)的钢材中非金属夹杂物的显微评定”，而GB/T 10561—2005的适用范围是“压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材中的非金属夹杂物”，显然，标准的使用范围存在的变化不是“扩大”，应该是“限定”或“修改”。

(3) “d)增加了图像分析法(见附录D)”，而附录D标题处显示为“附录D(资料性附录)评级图片级别与夹杂物测定值的关系”并无“图像分析法”的字样，建议改为“d)增加了‘评级图片级别与夹杂物测定值的关系’。”较为合理。

(4) “e)对夹杂物的评级界限、宽度参数、取样尺寸、评级原则、视场的形状和尺寸进行了修改(见表1、表2,3,5.1,5.2.3)”，对于评级界限、宽度系数即表1、表2内容应该用“增加”一词，而不是修改，因GB/T 10561—1989标准中只有图谱标注的界限和厚度数值,没有明确的表格数据。

(5) 可否考虑将资料性附录NA编写入标准规范内容的3(取样)和4(试样制备)中去。

1.2 “与ISO 4967:1998相比”部分

GB/T 10561—2005前言中“本标准对ISO 4967:1998有误之处进行了更正，主要如下：”部分存在如下问题。

(1) “c)对图1、图2、图3、图6进行了重新制作”，此处仅是重新制作，并非原标准的有误之处。

图1 同一视场内的同类粗、细两系列夹杂物Fig.1 Thick and fine inclusions of the same type in the same view

(2) “e)附录A的DS夹杂物的图片上方，原直径‘>13 μm～76 μm’改为‘13 μm～76 μm’”，此处不应更改，与D类粗系0.5级的边界重合，如按照附录D公式计算，该尺寸应为“>13 μm～76 μm”。

(3) “f)附录C……”、“g)附录C……”、“h)附录C……”所列更改，并非有误之处。

2 “原理 ”部分

(1) DS类夹杂物的定义“圆形或近似圆形，直径≥13 μm的单颗粒夹杂物”处，应为“>13 μm”。

(2) 对于沉淀相类化合物的评定，标准中并未强制要求评级。相关的资料[1]中也表明“基于氮化物等沉淀相的特性及其对钢材的强化作用，氮化物、碳化物、碳氮化合物、硼化物定性描述为沉淀相而不作为非金属夹杂物的评判是适宜和合乎实际的”，因此，如无特殊要求沉淀相类化合物不作为夹杂物进行检验，如需评定可在产品标准中基于钢材用途、品种成分、服役环境作出相关要求。

(3) GB/T 10561—2005“表1”评级界限(最小值)中给定的“注：以上A、B和C类夹杂物的总长度是按附录D给出的公式计算的，并取最接近的整数”，实际根据附录D给出的公式进行计算，计算结果见表1，可见0.5～3级共10个计算数值与给定界限值不符。采用ASTM E45：2018标准中相应公式计算0.5～5级并取最接近的整数，结果见表2，可见仅A类4.5级、5级的2个数值与给定界限不符。应考虑修订GB/T 10561—2005附录D给出的计算公式。

表1 按附录D公式得到的夹杂物计算值与给定界限值Tab.1 Calculated values obtained according to formulas in annex D and given limit values of inclusions

表2 按ASTM E45：2018公式得到的夹杂物计算值与给定界限值Tab.2 Calculated values obtained according to formulas in ASM E45：2018 and given limit values of inclusions

3 “结果表示”部分

从实际检验方法分，可将非金属夹杂物的检验分为A法(最差视场法)和B法(平均视场法)。一般来讲，最差视场法因检验效率高，较适用于非金属夹杂物的常规性生产检验；而平均视场法需要记录更多数据，检验效率低，更适用于科研性的特殊重要件或纯净度较高钢中非金属夹杂物的检验[7-8]。因此A法在广大钢材厂或用户中使用相对较多，也易于判定符合性，但其结果表示方法标准中举例为“例如：A2，B1e，C3，D1，B2.5s，DS0.5”，如按此种结果表示方法，无法得知每个试样每类夹杂物粗、细两系列的具体级别及超尺寸夹杂物的具体尺寸。标准解析中也提到应注明评级结果是最高级别还是平均数值，同时也提及夹杂物起评级别及其含义是否也应在标准文件中进行明确[8]。建议A法检验统一一种结果表示格式，表3所示为笔者单位结果表示的典型形式，B法按照原标准的结果表示方法即可。

表3 A法非金属夹杂物检验的结果表示格式Tab.3 Results express format of non-metallic inclusion inspection by method A

4 其他修订意见

(1) 是否考虑单独列出“定义”一章将“图像分析法”、“形态比”、“A类、B类、C类、D类、DS类”、“串(条)状夹杂物”、“超尺寸夹杂物”等关键术语统一明确定义，如D类和DS类的角状、近似球形夹杂物，评定尺寸为“直径”，实际隐含意思应为单颗粒夹杂物中最长的一条“直径”；附录B.2中出现“超大尺寸夹杂物”的字样，实际是超尺寸夹杂物的误写。

(2) 内容5.2.3 A法和B法的通则中对于“一个串(条)状夹杂物内夹杂物宽度不同时，给出了粗、细的分系列原则。而对于同一视场内，如图1所示，出现独立的两串(条)状夹杂物如何判断系列则没有明确规定，建议明确。同时对于“一个串(条)状夹杂物内夹杂物的宽度不同时，将夹杂物的最大宽度视为该串(条)状夹杂物的宽度”这一规定，与ISO 4967：1998的原文“In case of a stringer with inclusions of different width, the width to be considered is the width of the biggest inclusion.”存在差异，差异在于：国标以串(条)状夹杂物的中最大宽度为该夹杂物宽度，而ISO 4967：1998标准英文语义为串(条)状夹杂物的中biggest段的宽度为该夹杂物宽度，此处是“the width of the biggest inclusion”而非“the widest part of the inclusion”。

(3) 对于复合型夹杂物如何评定，GB/T 10561—2005没有相关规定，目前也存在较多争议，建议仍按夹杂物的类型和形态与传统的5类夹杂物进行比较，主体部分为哪类则评为哪一类，更进一步的定性分析工作可结合扫描电镜等手段进行[9]。

(4) GB/T 10561—2005“附录A(规范性附录)A、B、C、D和DS夹杂物的ISO评级图谱”中，B(氧化铝类)0.5级的图谱中夹杂物长度是错误的，其长度与B类1级图谱长度几乎一致，同时C类0.5级(最小长度18 μm)图谱长度也存在同样问题，建议重新制作。

5 结论

(1) GB/T 10561—2005较旧版GB/T 10561—1989更加完善，其规定了根据夹杂物的长度、厚度、直径、颗粒数及分布对夹杂物进行评级，方便试验人员的操作，有利于准确评价钢材的质量。

(2) GB/T 10561-2005在文本编辑、原理公式、实际检验规则、结果表示、规范图谱等方面存在值得推敲和需要完善之处。