ASTM E45 testmetoder til bestemmelse af inklusionsindhold i stål

Standarden "ASTM E45 Standard Test Methods for Determining Inclusion Content in Steel", udviklet af American Society for Testing and Materials (ASTM), beskriver en række metoder til bestemmelse af indholdet af ikke-metalliske inklusioner (intracellulært ikke-levende stof) i smedestål. Makroskopiske metoder omfatter makroabrasion, frakturering, trinvis reduktion og magnetisk partikeltestning. Mikroskopiske metoder omfatter fem inspektionssystemer. I disse mikroskopiske metoder tildeles inklusioner en kategori baseret på lighed i morfologi og ikke nødvendigvis kemisk identitet. Denne standard omfatter metallografiske metoder, der muliggør simpel diskrimination mellem morfologisk lignende inklusioner. Selvom disse metoder primært er designet til at gradere inklusioner, kan komponenter som karbider, nitrider, carbonitrider, borider og intermetalliske faser graderes ved hjælp af nogle mikroskopiske metoder. I nogle tilfælde kan andre legeringer end stål graderes ved hjælp af en eller flere af disse metoder.

Disse testmetoder dækker procedurerne for udførelse af JK-type inklusionsgraderinger ved hjælp af automatiseret billedanalyse i overensstemmelse med mikroskopiske metoder A og D. Afhængigt af ståltypen og de krævede egenskaber kan en makroskopisk eller mikroskopisk metode, eller en kombination af de to, findes tilfredsstillende til bestemmelse af inklusionsindhold. Disse testmetoder vedrører kun de anbefalede testmetoder, og intet i dem bør fortolkes som en definition eller fastlæggelse af grænserne for acceptabilitet for nogen stålkvalitet.

I denne standard gælder, udover de termer og definitioner, der er angivet i ASTM E7, følgende definitioner:

Billedformat er forholdet mellem længde og bredde af et mikrostrukturelt element.
En stiplet bjælke er tre eller flere type B- eller C-indeslutninger, der er justeret i et plan parallelt med det varme arbejdsakse og forskudt med højst 15 µm, med en afstand på mindre end 40 µm mellem de to nærmeste tilstødende indeslutninger.
ASTM E7-standarden definerer inklusionstyper for sulfid-, aluminiumoxid- og silikatinklusioner. I nogle metoder refererer sfærisk oxid til isolerede, relativt udeformerede inklusioner med et aspektforhold, der ikke overstiger 2:1. I andre metoder opdeles oxider i deformerbare og ikke-deformerbare typer.
JK-inklusionsgraden er en metode til måling af ikke-metalliske inklusioner baseret på de svenske Jernkontorets procedurer.
En stringer er en individuel indeslutning, der er betydeligt forlænget i deformationsretningen, eller tre eller flere type B- eller C-indeslutninger justeret i et plan parallelt med det varme arbejdsakse og forskudt med højst 15 µm, med en afstand på mindre end 40 µm mellem de to nærmeste tilstødende indeslutninger.
Tærskeljustering er isoleringen af et interval af gråniveauværdier, der udvises af en komponent inden for mikroskopfeltet.
Værste feltkarakter er en vurdering, hvor prøven graderes for hver inklusionstype ved at tildele værdien for den højeste alvorlighedsgrad af den pågældende inklusionstype observeret et hvilket som helst sted på prøvens overflade.

Disse testmetoder omfatter fire makroskopiske og fem mikroskopiske testmetoder (manuel og billedanalyse) til at udtrykke stålets inklusionsindhold og testresultaterne.

Inklusioner er karakteriseret ved størrelse, form, koncentration og fordeling snarere end kemisk sammensætning. Selvom sammensætninger ikke er defineret, placerer mikroskopiske metoder inklusioner i en af flere sammensætningskategorier (sulfider, oxider og silikater). Denne standard beskriver en metallografisk metode til at lette diskrimineringen af inklusioner. Kun inklusioner, der er til stede på testoverfladen, kan detekteres.

Makroskopiske testmetoder evaluerer større overfladearealer end mikroskopiske testmetoder, og fordi inspektion udføres visuelt eller ved lav forstørrelse, er disse metoder bedst egnede til at detektere større inklusioner. Disse metoder er ikke egnede til at detektere inklusioner mindre end ca. 0,40 mm i længden og adskiller ikke inklusioner efter type.

Makroskopiske testmetoder omfatter:

Makro-slidprøve
Brudtest
Trin-for-trin metode
Magnetisk partikelmetode

Mikroskopiske testmetoder bruges til at karakterisere inklusioner dannet som følge af deoxidation eller begrænset opløselighed i massivt stål. Disse mikroskopiske testmetoder rangerer sværhedsgraden og typen af inklusioner efter morfologisk type, dvs. størrelse, form, koncentration og fordeling, men ikke specifikt efter sammensætning. Disse inklusioner er karakteriseret ved morfologisk type, dvs. størrelse, form, koncentration og fordeling, men ikke specifikt efter sammensætning.

Mikroskopiske metoder er ikke designet til at vurdere indholdet af eksogene inklusioner. I tilfælde af uenighed om, hvorvidt en inklusion er naturlig eller eksogen, kan mikroanalytiske metoder såsom energidispersiv røntgenspektroskopi (EDS) anvendes til at bestemme inklusionens art. Imidlertid skal erfaring og viden om støbeprocessen og produktionsmaterialerne, såsom deoxidation, afsvovling og formkontroladditiver til inklusioner, samt ildfaste og ovnforingssammensætninger, anvendes sammen med mikroanalytiske resultater for at afgøre, om en inklusion er naturlig eller eksogen.

Da inklusionspopulationen i en given stålbatch varierer fra sted til sted, skal batchen udtages statistisk for at vurdere inklusionsindholdet. Prøveudtagningshastigheden skal være tilstrækkelig i forhold til batchstørrelsen og dens specifikke egenskaber. Materialer med et meget lavt inklusionsindhold kan graderes mere præcist ved hjælp af automatiseret billedanalyse, hvilket muliggør en mere præcis mikroskopisk sortering.

Makroskopiske testmetoder bruges til at karakterisere størrelsen, fordelingen, antallet og typen af indeslutninger på en poleret prøveoverflade.

Vores organisation, som i årevis har støttet virksomheder på tværs af alle sektorer gennem en bred vifte af test-, måle-, analyse- og evalueringsaktiviteter, kan prale af et stærkt team af medarbejdere, der nøje følger den globale udvikling inden for videnskab og teknologi og konstant forbedrer sig. I denne sammenhæng leverer vi også testtjenester i overensstemmelse med "ASTM E45 Standard Test Methods for Determining Inclusion Content in Steel".