金属非金属夹杂物评定 铁素体晶粒度测定

这两项检测是衡量钢材、铸铁等钢铁材料质量的核心微观检验手段，直接影响材料的力学性能（如强度、韧性、疲劳寿命）和工艺性能。

一、 金属非金属夹杂物评定

1. 什么是非金属夹杂物？

在冶炼和浇注过程中，金属液中会发生一系列物理化学反应，产生的氧化物、硫化物、硅酸盐等化合物无法溶于Zui终凝固的金属基体中，这些以独立相存在的化合物即为非金属夹杂物。它们本质上是金属中的“杂质”，但完全避免是不可能的，只能控制其数量、大小、分布和类型。

2. 为什么要评定？

夹杂物，特别是硬而脆的氧化物，会破坏金属基体的连续性，成为应力集中点，显著降低材料的：

塑性和韧性

疲劳强度（疲劳裂纹往往起源于夹杂物）

耐腐蚀性

加工性能

评定夹杂物是评估钢材洁净度、预测产品可靠性的关键。

3. 评定标准与方法

Zui常用的国际和国内标准是 ASTM E45 和 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》。

方法概要：

取样：在指定部位（如钢材横截面）取样。

制样：经磨抛制成高亮无划痕的金相样品，不得侵蚀。

显微镜观察：在未侵蚀状态下，使用光学显微镜在100倍下观察。

分类：根据夹杂物的形态和成分，分为四大类：

A类（硫化物类）：灰色，呈细长链状分布，有较好的塑性。

B类（氧化铝类）：深灰色，沿轧制方向呈串状分布的颗粒，带棱角，不变形。

C类（硅酸盐类）：黑色，呈链状分布，有塑性，但比硫化物更硬。

D类（球状氧化物类）：不变形，呈细小、分散的球状颗粒（如钙处理后的产物）。

DS类（单颗粒球状类）：有时被单独分类，指大的、孤立的球形夹杂物。

评级：

Zui恶劣视场法：在显微镜下连续移动样品，寻找夹杂物Zui严重（数量Zui多、尺寸Zui大） 的视场。

与标准评级图进行对比，评定出该视场内各类夹杂物的级别（通常从0.5级到5级，级数越高表示越严重）。

报告时，需分别报告A、B、C、D每类夹杂物的厚度和长度级别（例如：A1.5e，其中1.5是厚度级别，e表示粗系）。

结果表示：Zui终结果通常表示为每类夹杂物的Zui恶劣级别。高端应用还会要求统计不同级别的出现频率（如JK评级）。

二、 铁素体晶粒度测定

1. 什么是晶粒度？

晶粒度表示金属内部晶粒大小的尺度。对于钢铁材料，铁素体晶粒度是评价奥氏体化后形成的奥氏体晶粒大小（通常通过其冷却转变后产生的铁素体晶网来显示）的重要指标。

2. 为什么要测定？

晶粒度对材料的力学性能有决定性影响（霍尔-佩奇公式）：

细晶强化：晶粒越细小，晶界越多，越能阻碍位错运动，从而提高材料的强度和韧性（这是唯一能提高强韧性的强化机制）。

粗大晶粒：会导致材料韧性下降，脆性转变温度升高，容易发生脆性断裂。

工艺指导：用于评定热处理（如正火、淬火）质量是否合格，是否过热。

3. 测定标准与方法

Zui常用的国际和国内标准是 ASTM E112 和 GB/T 6394-2017《金属平均晶粒度测定法》。

方法概要：

取样与制样：在特定热处理状态下的样品上截取试样，经磨抛后，用适当的腐蚀剂（如溶液加热腐蚀是显示原奥氏体晶界Zui有效的方法）进行侵蚀，清晰显示出晶界。

显微镜观察：在金相显微镜下观察，选择有代表性的视场。

测定方法（常用）：

比较法（Zui常用、Zui快捷）：

将制备好的金相样品在100倍显微镜下观察，与标准评级图进行直接对比。

标准晶粒度级别指数G从1级（Zui粗）到10级（Zui细）甚至更高。

G与晶粒大小的关系为：$n = 2^{G-1}$，其中n表示在1平方英寸面积下100倍显微镜中看到的晶粒个数。

报告结果：例如“晶粒度级别为7级”。

截点法（更，可自动化）：

在显微镜图像上画一条或多条已知长度的直线。

统计这些直线与晶界相交的点的数量（截点数）。

通过公式计算平均晶粒截距长度，再换算成晶粒度级别G。现代图像分析软件可自动完成此过程。