Skúšobné metódy ASTM E45 na stanovenie obsahu inklúzií v oceli

Norma „ASTM E45 Štandardné skúšobné metódy na stanovenie obsahu inklúzií v oceli“, ktorú vyvinula Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), opisuje niekoľko metód na stanovenie obsahu nekovových inklúzií (vnútrobunkovej neživej hmoty) v tvárnej oceli. Makroskopické metódy zahŕňajú makroabrazíu, lámanie, stupňovitú redukciu a magnetické testovanie časticami. Mikroskopické metódy zahŕňajú päť kontrolných systémov. V týchto mikroskopických metódach sú inklúzie zaradené do kategórie na základe podobnosti v morfológii a nie nevyhnutne chemickej identity. Táto norma zahŕňa metalografické metódy, ktoré umožňujú jednoduché rozlíšenie medzi morfologicky podobnými inklúziami. Hoci sú tieto metódy primárne určené na klasifikáciu inklúzií, zložky ako karbidy, nitridy, karbonitridy, boridy a intermetalické fázy je možné klasifikovať pomocou niektorých mikroskopických metód. V niektorých prípadoch je možné klasifikovať aj iné zliatiny ako ocele pomocou jednej alebo viacerých z týchto metód.

Tieto skúšobné metódy zahŕňajú postupy na vykonávanie klasifikácie inklúzií typu JK pomocou automatizovanej analýzy obrazu v súlade s mikroskopickými metódami A a D. V závislosti od typu ocele a požadovaných vlastností môže byť na stanovenie obsahu inklúzií postačujúca makroskopická alebo mikroskopická metóda, alebo ich kombinácia. Tieto skúšobné metódy sa vzťahujú iba na odporúčané skúšobné metódy a nič v nich by sa nemalo vykladať ako definovanie alebo stanovenie limitov prijateľnosti pre akúkoľvek triedu ocele.

Na účely tejto normy sa okrem pojmov a definícií uvedených v norme ASTM E7 uplatňujú aj tieto definície:

Pomer strán je pomer dĺžky k šírke mikroštrukturálneho prvku.
Prerušovaný lúč pozostáva z troch alebo viacerých inklúzií typu B alebo C usporiadaných v rovine rovnobežnej s osou tepelnej práce a posunutých maximálne o 15 µm, s odstupom menším ako 40 µm medzi dvoma najbližšími susednými inklúziami.
Norma ASTM E7 definuje typy inklúzií pre sulfidové, aluminové a silikátové inklúzie. V niektorých metódach sa sférický oxid vzťahuje na izolované, relatívne nedeformované inklúzie s pomerom strán nepresahujúcim 2:1. V iných metódach sa oxidy delia na deformovateľné a nedeformovateľné typy.
Stupeň inklúzií JK je metóda merania nekovových inklúzií založená na švédskych postupoch Jernkontoret.
Stringer je jednotlivá inklúzia, ktorá je značne predĺžená v smere deformácie, alebo tri alebo viac inklúzií typu B alebo C zarovnaných v rovine rovnobežnej s osou tepelnej práce a posunutých maximálne o 15 µm, so vzdialenosťou menšou ako 40 µm medzi dvoma najbližšími susednými inklúziami.
Nastavenie prahu je izolácia rozsahu hodnôt úrovne sivej, ktoré vykazuje komponent v zornom poli mikroskopu.
Najhoršia známka v teréne je hodnotenie, pri ktorom je vzorka hodnotená pre každý typ inklúzie priradením hodnoty pre najvyššiu závažnosť daného typu inklúzie pozorovanú kdekoľvek na povrchu vzorky.

Tieto testovacie metódy zahŕňajú štyri makroskopické a päť mikroskopických testovacích metód (manuálna a obrazová analýza) na vyjadrenie obsahu inklúzií v oceli a výsledkov testu.

Inklúzie sú charakterizované skôr veľkosťou, tvarom, koncentráciou a distribúciou než chemickým zložením. Hoci zloženie nie je definované, mikroskopické metódy zaraďujú inklúzie do jednej z niekoľkých kategórií zloženia (sulfidy, oxidy a kremičitany). Táto norma opisuje metalografickú metódu na uľahčenie rozlišovania inklúzií. Detekovať možno iba inklúzie prítomné na testovacom povrchu.

Makroskopické testovacie metódy hodnotia väčšie povrchové plochy ako mikroskopické testovacie metódy a keďže kontrola sa vykonáva vizuálne alebo pri malom zväčšení, tieto metódy sú najvhodnejšie na detekciu väčších inklúzií. Tieto metódy nie sú vhodné na detekciu inklúzií menších ako približne 0,40 mm a nerozdeľujú inklúzie podľa typu.

Makroskopické testovacie metódy zahŕňajú:

Skúška makrooderom
Skúška lomu
Metóda krok za krokom
Metóda magnetických častíc

Mikroskopické testovacie metódy sa používajú na charakterizáciu inklúzií vytvorených v dôsledku dezoxidácie alebo obmedzenej rozpustnosti v pevnej oceli. Tieto mikroskopické testovacie metódy zoradzujú závažnosť a typ inklúzií podľa morfologického typu, teda veľkosti, tvaru, koncentrácie a distribúcie, ale nie konkrétne podľa zloženia. Tieto inklúzie sú charakterizované morfologickým typom, teda veľkosťou, tvarom, koncentráciou a distribúciou, ale nie konkrétne podľa zloženia.

Mikroskopické metódy nie sú určené na posúdenie obsahu exogénnych inklúzií. V prípadoch nezhôd o tom, či je inklúzia natívna alebo exogénna, možno na určenie povahy inklúzie použiť mikroanalytické metódy, ako je energeticky disperzná röntgenová spektroskopia (EDS). Na určenie, či je inklúzia natívna alebo exogénna, sa však musia použiť skúsenosti a znalosti procesu odlievania a výrobných materiálov, ako sú deoxidácia, odsirenie a prísady na kontrolu tvaru inklúzie, ako aj zloženie žiaruvzdorných materiálov a výsteliek pecí v spojení s mikroanalytickými výsledkami.

Keďže počet inklúzií v danej dávke ocele sa líši v závislosti od lokality, dávka musí byť štatisticky vzorkovaná, aby sa posúdil obsah inklúzií. Frekvencia odberu vzoriek musí byť primeraná veľkosti dávky a jej špecifickým vlastnostiam. Materiály s veľmi nízkym obsahom inklúzií je možné presnejšie klasifikovať pomocou automatizovanej analýzy obrazu, ktorá umožňuje presnejšie mikroskopické klasifikovanie.

Makroskopické testovacie metódy sa používajú na charakterizáciu veľkosti, rozloženia, počtu a typu inklúzií na leštenom povrchu vzorky.

Naša organizácia, ktorá už roky podporuje podniky vo všetkých sektoroch prostredníctvom širokej škály testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich aktivít, sa môže pochváliť silným tímom zamestnancov, ktorí pozorne sledujú globálny vývoj vo vede a technike a neustále sa zlepšujú. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou „ASTM E45 Standard Test Methods for Determining Incluse Content in Steel“.