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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
ASTM E45 – 13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
（中文版）
Standard Test Methods for Determining
the Inclusion Content of Steel
美国材料与试验协会
2013
1
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
目 录
1. 范围 ............................................................................................................................. 1
2. 引用文件 ...................................................................................................................... 1
3. 术语 .............................................................................................................................. 2
4. 重要性和用途................................................................................................................ 2
5. 宏观检验法综述 ............................................................................................................ 3
6. 显微检验法综述 ............................................................................................................ 4
7. 取样 .............................................................................................................................. 5
8. 试样尺寸....................................................................................................................... 5
9. 试样制备....................................................................................................................... 8
10. 校准与标准化.............................................................................................................. 8
11. 夹杂物分类与评级....................................................................................................... 8
12. A法（ 恶劣视场）11 ............................................................................................... 10
13. B 法（长度）............................................................................................................ 19
14. C法（氧化物和硅酸盐）............................................................................................ 20
15. D法（低夹杂物含量） ............................................................................................... 21
16. E 法（SAM评级） .................................................................................................... 24
17. 检验报告 ................................................................................................................... 25
18. 精确度和偏差............................................................................................................ 25
19. 关键词 ...................................................................................................................... 26
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
钢中夹杂物含量的测定—标准检验法① 本标准的固定编号为 E45；其后面的数字表示 初釆用或 后修订的年份。括号里的数字表
示此标准的 后重新批准时间。上标希腊字母（ε）表示 后一次修订或复审后的编辑修改。 本标准已经被美国国防部各下属机构批准使用。 1. 范围
1.1 本标准检验法包含了测定锻钢中非金属夹杂物含量的多种公认程序。宏观检验法包括宏
观浸蚀、断口、台阶和磁粉法。显微检验法包括五种普遍使用的检测方法。在显微方法
中，夹杂物基于形态相似而划归一类，而不考虑其化学特征。本标准也简要介绍了鉴别
形态相似夹杂物的金相技术。当这些显微方法主要用作夹杂物评级时，其中一些方法也
适用于评定碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物和金属间化合物等组成。在某些情况下，
非钢合金也可以采用这些方法中的一种或多种进行评定；就在钢中的应用情况，对这些
方法进行描述。 1.2 本规程包含了利用显微方法 A 和 D 中的自动图像分析对 JK 型夹杂物进行评级的程序。 1.3 按照钢的种类和性能要求，测定夹杂物含量时可采用宏观检验法，也可采用显微检验法，
或者二者结合使用，以得到 满意的结果。 1.4 这些检验方法仅仅为推荐方法，对任何级别的钢种而言，这些方法都不能视作合格与否
的规定界限或评定界限。 1.5 以国际单位制 SI 表示的数值视为标准值，圆括号内的数值是转换和近似值。 1.6 本标准未注明与安全相关的事项，如果有的话，也只涉及本标准的使用。标准使用者有
责任建立适当的安全和健康操作规程，并且在使用前确认规定界限的适用性。 2. 引用文件
2.1 ASTM标准：②
D 96 用离心法分离原油中水和沉淀物的检验方法（现场程序） E 3 金相试样制备指南 E 7 金相学相关术语 E 381 钢棒，钢坯，钢锭和锻件的宏观浸蚀检验方法 E 709 磁粉检验指南 E 768 钢中夹杂物的自动评定和试样制备操作规程 E 1245 用自动图像分析法测定金属中夹杂物或第二相组分的操作规程 E 1444 磁粉检验操作规程 E 1951 光学显微镜刻线和放大倍数的校准指南 2.2 SAE标准：
③ J422, 钢中夹杂物测定的推荐操作规程 2.3 航空材料规范: ③
AMS 2300, 高级航空器性能钢的清洁度：磁粉检测程序 AMS 2301, 航空器性能钢的清洁度：磁粉检测程序
① 本标准规程由 ASTM 委员会 A04 金相学管辖，由 A04.09《夹杂物》分委员会直接负责制定。 现行版本于 2013 年 5 月 1 日批准，于 2013 年 5 月出版。本标准于 1942 年 初出版。此标准前版本于 2011 年作为 E45-11a 出
版。DOI: 10.1520/E0045-13. ② 对于ASTM的参考标准，可登陆ASTM网站，www.astm.org或联系[email protected]的ASTM客户服务部。ASTM标准年报资料，
参见ASTM网站的本标准的文件概要页。 ③ 对于 SAE 的参考标准，可从 SAE 协会的国际部处获得，通信地址：400 Commonwealth Dr., Warrendale PA 15096-0001 可登陆
SAE 网站 www.sae.org
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
AMS 2303, 航空器性能钢的清洁度：马氏体耐蚀钢磁粉检测程序 AMS 2304, 特种航空器性能钢的清洁度：磁粉检测程序 2.4 ISO 标准: ④ ISO 3763, 锻钢中非金属夹杂物含量的宏观评定法 ISO 4967, 钢中非金属夹杂物含量的测定—标准评级图显微检验法 2.5 ASTM 附件: 钢中夹杂物评级图I-A和评级图II 5 低碳钢的 4 张显微照片6 3. 术语
3.1 定义: 3.1.1 本标准中用到的定义，见术语 E7 。 3.1.2 ASTM E7 中包含了术语“夹杂物个数”；由于这些检验方法中有些涉及到长度测
量，或涉及到将长度或个数转化为数字表示，或者两者均包含在内，因而用“夹杂
物级别”一词更好。 3.2 本标准的专业术语定义 3.2.1 形态比—— 显微特征的长/宽比。 3.2.2 断续的串（条）状夹杂物—— 3 个或 3 个以上的 B 类或 C 类夹杂物颗粒排成一
行，平行于热加工轴的方向，偏移量不超过 15 µm，任意两个相邻夹杂物颗粒的间
距小于 40 µm (0.0016 英寸) 。 3.2.3 夹杂物类型—— 对硫化物、氧化铝、硅酸盐类夹杂物的定义，见术语 E7。球状氧
化物，有的检验方法中称为孤立的、相对不变形的夹杂物，形态比不大于 2 ：1 。在其它方法中，氧化物被划分为可变形的和不可变形的两类。
3.2.4 JK 夹杂物级别—— 一种基于瑞典 Jernkontoret 程序的、评定非金属夹杂物的方
法。A 法和 D 法是主要的 JK 评级法，E 法也使用 JK 评级图谱。 3.2.5 串（条）状夹杂物—— 一（串）条在变形方向高度拉长的夹杂物，3 个或 3 个以
上的B类或C类夹杂物颗粒排成一行，平行于热加工轴的方向，偏移量不超过15 µm，
任意两个相邻夹杂物颗粒的间距小于 40 µm (0.0016 英寸)。 3.2.6 阈值设定—— 表示灰度级别的一个范围值，显示了显微视场的灰度选择情况。 3.2.7 恶劣视场评级法—— 对试样中每类夹杂物进行评级时，取整个检验面上该类夹
杂物 严重的视场级别作为 终级别值的评定方法。 4. 重要性和用途
4.1 这些检验方法包括 4 种宏观检验方法和 5 种微观检验方法（手动和图像分析），用来描
述钢中夹杂物的含量和输出检验的结果报告。 4.2 夹杂物是以尺寸、形状、密集程度和分布状态来表征的，而不考虑其化学组成。尽管化
学组成没有鉴定，显微检验法已把夹杂物归入以下几种化合物（硫化物、氧化物、硅酸
盐和氧化物）。第 12.2.1 节描述了一种有效区别夹杂物的金相技术。只有出现在检验面
的那些夹杂物才能被检测到。 4.3 相对于显微检验法，宏观检验法能测定更大面积的表面，而且由于其检测是肉眼可见或
在低倍下进行的，因而它们更适合于检测大型夹杂物。宏观检验法不适于检测长度小于 0.40mm(1⁄64 英寸) 的夹杂物，且这种方法不能按类型分辨夹杂物。
4.4 显微检验法用来表述那些因脱氧或钢液凝固析出而形成的夹杂物的特征。这些夹杂物以
④ 可从美国 ANSI 协会处获得，通信地址：(ANSI), 25 W. 43rd St., 4th Floor, New York, NY 10036, http://www.ansi.org. 5可从美国 ASTM 国际总部处获得，附件编号：ADJE004502A。原附件出版于 1983。修订于 2011。
6可从美国 ASTM 国际总部处获得，附件编号：ADJE004501。原附件出版于 1983
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
形态即尺寸、形状、密集程度和分布等来表征，而没有特别考虑化学组成。显微检验法
不倾向于评定外来夹杂物（如夹渣或耐火材料）的含量。 4.5 由于一批钢中的夹杂物分布随位置而异，所以必须进行统计抽样来测定夹杂物的含量。
抽样数量必须与检验批的尺寸和其特性相符合。对于夹杂物含量非常低的材料，可采用
自动图像分析法进行评定，该方法的显微评级结果更加准确。 4.6 宏观和显微检验法的结果可以用于使材料具有发货的资格，但这些方法不能作为材料接
收或拒收的依据。采用这些检验方法获得的数据可通过鉴定标准来评估，见 ASTM 产
品标准，或在用户与生产商的协议中进行规定。通过用户与生产商之间的协议，本标准
可以修改只用来评定某种夹杂物的类型和厚度，或者只判定那些在某种严重级别以上的
夹杂物，或者两者都包括。同样，根据协议，定性分析可应用于以下情况：对每一类夹
杂物及每个宽度系列只评定夹杂物 严重级别的情况，或只有含夹杂物 严重的视场数
被统计列表的情况。 4.7 这些检验方法主要用于锻制金属件。由于没有规定 小变形量，故这些检验方法不适用
于铸件和轻微加工件。 4.8 对用稀土添加物或含钙化合物处理过的钢种，本标准提供了其夹杂物的评定原则。当这
些钢被评估时，检验报告应按 A、B、C、D 类分别描述夹杂物的种类特性。 4.9 除了采用规程 E45JK 评级外，还可以进行基础的立体逻辑度量（如规程 E1245 中所用）。
例如，硫化物和氧化物的体积分数，每平方毫米面积上硫化物或氧化物的数量，夹杂物
之间的间距等等，这些测量可分别进行，并把结果计入检验报告。不过，本规程不提供
这些参数的测量。
宏观方法
5. 宏观检验法综述
5.1 概要 5.1.1 宏观浸蚀试验——宏观浸蚀试验用来显示夹杂物的含量和分布，通常在横截面或与
轧制、锻造方向垂直的截面上进行。有些情况下，在纵截面上也可进行检验。通过
待检测的区域切取和机加工出一个截面，并采用合适的试剂浸蚀。在 71~82 ℃(160 ~ 180°F)的温度下由 1 份盐酸和 1 份水组成的溶液广泛使用。正如本检验法名称所
示，用肉眼或低倍率下对浸蚀面进行夹杂物检验。有关本检验的详细内容，见方法
E381。对于可疑的迹象，应通过显微法或其他方法核实。 5.1.1.1 当使用 5.1.1 中所描述的标准浸蚀剂时，硫化物表现为凹坑。 5.1.1.2 本检验方法只能检测大型氧化物夹杂。 5.1.2 断口检验——断口方法用于确定厚度约为 9~13 mm(3⁄8 ~1⁄2 英寸)的硬化工件断口
上夹杂物的存在和位置。本检验大多用于那些硬度约 60HRC 且断面晶粒尺寸不大于
7 级的钢种。试样表面不能有过多促使断裂的凹槽或缺口。断口 好在接近工件中
心的纵轴方向上。用肉眼或放大约 10 倍即可检测断口表面夹杂物的长度和分布。氧
化着色或发兰处理有助于提高断续状氧化物的显著性。ISO 3763 为断口表面夹杂物
的评定提供了图谱对比法。例如，用这种方法长度为 0.40 mm(1⁄64 英寸)的夹杂物
可检验出来。 5.1.3 台阶法——台阶检验方法用来评定轧钢或锻钢加工面上的夹杂物。试样在表面下被
加工成规定的直径，在良好的照明下，用肉眼或低倍率下观察夹杂物。在一些实例
中，试样在初始检验后被加工成更小的直径，进行更深入的检验。该方法基本上用
于检测长度≥3 mm(1/8 英寸)的夹杂物。 5.1.4 磁粉法——磁粉法是台阶法的一种变换方法，用于铁磁材料，试样经过加工，磁化，
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
并施加磁粉后检验。由于 0.40 mm 长的间断就会产生吸引磁粉的磁漏区，因而显现
出夹杂物的轮廓外形。关于磁粉检验的其它细节，详见规程 E 1444 和指南 E 709。参考航空材料规范 AMS2300、 AMS 2301、 AMS 2303 和 AMS 2304。
5.2 优点: 5.2.1 这些检验方法使具有大表面面积试样的检测变得很容易。大多数情况下人们更关心
的是钢中的大型夹杂物，它们分布不均匀，且相互间距较大，所以当对较大的试样
进行检验时，显示这些夹杂物的机率大大增加。 5.2.2 宏观检验用试样可通过机加工和研磨快速制备，不需要精抛表面。宏观法在显示大
型夹杂物上是足够灵敏的。 5.3 缺点: 5.3.1 这些检验方法不能区分不同夹杂物的形态。 5.3.2 它们不适宜检测小型球状夹杂物或极细长的串链状夹杂物。 5.3.3 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、显微偏析或某
合金中的碳化物；如果使用很大的磁化电流，这种误判特别可能出现。
显微方法
6. 显微检验法综述
6.1 显微方法用来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，不过这种方法并不能提供一
个统一的报告形式。因此，建立了一系列描述典型夹杂物特征（尺寸， 类型和数量）
的标准参考图谱，以便与显微视场进行直接对比，也开发了利用图像分析进行对比的方
法。 6.2 JK图谱7和SAE图谱即属于这种类型的参考图谱，其中SAE图谱可以在SAE手册上推荐的
J422 操作规程中找到。在E45 检验法中，显微检验所使用的对比图谱是以这些参考图谱
为基础开发出来的。 A法（ 恶劣视场），D法（低夹杂物含量）和E法 ( SAM 评级)的图谱是以JK图谱为基础开发的，而C法（氧化铝类和硅酸盐类）使用SAE图谱。ISO4967也使用JK图谱。
6.3 没有一种图谱可以涵盖所有类型和形态的夹杂物，任何图谱都只局限于测定 普通类型
夹杂物的含量，所以这种测定并没有对夹杂物作一个完整的金相学研究。 6.4 不同方法中的对比图谱可以相互替换，如A, C和D8法中的图谱在B法中有对应的替换图
谱。 B法（长度）是利用长度来测定夹杂物的含量，不管是何种类型的夹杂物，只有长
度≥0.127mm（0.005 英寸）时才记入检验。通过这种方法，我们可获得一些数据，比
如夹杂物的 大长度和平均长度，而且也可拍些照片来表示那些长度较小不纳入测量的
背底夹杂物。 6.5 显微方法的优点如下： 6.5.1 可表征出夹杂物的尺寸、类型和数量。 6.5.2 可发现极细小的夹杂物。 6.6 显微方法的缺点是单个评级的视场非常小（0.50 mm2），而对大试样也只能取限定数量的
视场，这就限制了试样的实际观测尺寸。对于大截面的试样，如果夹杂物分布极不均匀，
进行显微观察时检验结果的偶然性就很大，而显微检验结果对产品的 终使用很重要
的。报告检验结果时也要注意，对一些小型夹杂物的影响不能过分夸大。 6.7 测定夹杂物含量时，不论采用什么方法，结果实际上只适用于试样的被检验区域。实际
7 JK 图谱命名源于赞助商 Jernkontoret, 瑞典制铁业主协会。 8 应当注意这些方法被称作对照图谱法，试验步骤可通过长度测量或夹杂物数目或两者兼具。
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上，与钢总量相比，其用于检验的试样是相对很小的。进行夹杂物检验时，取样数量与
正确的检验方法同样重要。 6.8 对不同炉钢，钢中夹杂物含量不同，同一炉钢不同钢锭的夹杂物含量不同，甚至同一钢
锭的不同位置夹杂物含量也不同。需要测定夹杂物含量的同一批钢应该来自于同一炉，
并应选取足量的试样来代表本批钢。具体的取样步骤应该符合不同的产品要求或规格。
对于半成品，在大量收集钢料并做了合适的废弃处理后再选取试样。如果不能确定本炉
钢不同钢锭的编号或同一钢锭的不同部位时，随机取样的数量应该比等量钢所要求的检
验试样量更大些。即使对单独一支钢的夹杂物含量进行了精确测定，也不能代表整炉钢
的夹杂物含量。 6.9 锻钢的尺寸和形状对夹杂物的影响很大，在轧制或锻造过程中，随着钢坯横截面的减小，
夹杂物相应的被拉长和破碎。因此，报出夹杂物含量时，必须说明被检验钢的尺寸、形
状和生产工艺。对不同钢中的夹杂含量进行比较时，这些钢必须被轧制或锻造成接近相
同的尺寸和形状，横截面尺寸相同。试样被纵向（平行于轧制或锻造方向）切取。 6.10 为了使结果更具有可比性，可以从大型钢坯上取料进行锻造，然后再在锻造截面上取检
验试样，取样方式与轧制截面相同。要小心地从钢坯上切取足够长度的坯料用来锻造，
防止剪切头混进试样，导致材料发生变形，夹杂物判定产生错误的结果。为此，锻造时
要锯掉钢坯端头，在长度方向的中部取样。 6.11 有些检验方法要求对试样面的特定区域进行观测，并把观察到的所有大型夹杂记录下
来，在检验结果中报出。因此，与显微照片相比，每个试样的结果报告更能准确的表示
其夹杂物含量。 恶劣视场检验方法的劣势在于无法获得夹杂物的级别分布。 6.12 在不同炉钢之间或者同炉钢的不同部位之间进行比较时，结果中应该报出本炉钢中不同
试样夹杂物含量的平均值。测量夹杂物长度时， 简单的数值是每个被检验区域所有夹
杂物长度的总和，若是再对单个夹杂物的长度进行加权计算，则更有意义。 大夹杂物
长度和夹杂物总数也可报出。 7. 取样
7.1 在一批钢内夹杂物的分布会有所变化，若要充分了解这批钢的夹杂物情况，就应该选取
至少六个有代表性的位置进行检验。在本标准中“一批”钢指的是在同一时间、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。例如：如果一批钢由某一炉组成，
取样位置可以是浇注初锭、浇注中间锭、浇注末锭的顶部和底部。对于连铸或底部浇注
工艺，每炉钢应采用类似的取样方案。 7.2 如果一炉钢中钢锭的浇注顺序未知、或是一个钢锭的头尾位置未知，或是同一炉中其它
批信息未知的情况下，应采用随机统计大量取样。 7.3 随着生产量减少，夹杂物级别也将发生变化。对不同炉钢进行选材或比较时，必须在正
确的工艺阶段取样。 8. 试样尺寸
8.1 对夹杂物含量进行显微测定时，试样抛光面的 小面积是 160mm 。建议检验面更大些，
就可以在远离试样边缘的一定区域进行检验。抛光面必须与钢材的轧制方向平行。对于
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。
所有试样的抛光面应平行于热加工的方向。研究表明，如果抛光面与热加工方向的角度
大于 6°就会严重影响夹杂物长度的测量。 8.1.1 截面厚度小于 0.71mm 的试样不适用 E45 标准。 8.2 大厚度钢材（厚度＞9.5mm），如锻件、钢坯、棒材，扁钢、板材和钢管。 8.2.1 宽材：通常在宽度方向 1/4 处取样。 8.2.2 圆钢：图 3 为直径为 38mm 圆钢的取样方式，从圆钢上截取厚度至少为 12mm 的圆
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
片，并切取圆片的 1/4 作为试样，图 3 中的阴影部分为检验面，即从圆钢的边部到
心部截取的厚度有 12mm。
注解 1—本方法也适用于圆形截面
注解 2—a 表示切除的表面
图 1 磁粉检验用试样: 取正方形截面的四分之一，只进行机加工
注解 1—本方法也适用于正方形截面
注解 2—a 表示到切除表面的距离
图 2 磁粉检验用试样: 取圆形截面的四分之一，锻造或机加工 8.2.3 大截面钢材：每个试样的取样位置应该在半径中部，如图 4 的阴影部分。检验面位
于钢坯表面到中心之间的中间位置，纵向长度至少 12mm，横向长度至少 19mm，这
种取样方式可以减少试样的检验量。芯部和表面等其它位置也可取样检验，但在结
果中需注明取样位置。对于钢坯或棒材，取样优先选取的尺寸约是 50-100mm，尺
寸也可以加大或减小，但结果中需注明产品尺寸。 8.3 薄钢材（≤9.5mm），如带钢、薄板、棒材、线材、钢管。纵向取样如下： 8.3.1 横截面厚度或直径在 0.95－9.5mm 之间时，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 的检验面，例如，对于厚度 1.27mm 的薄板，沿
薄板宽度方向上均匀选取 7-8 个纵向试样，共同组成一个检验面。
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
注解 1—英寸-磅换算：12 mm = 0.47 in.; 19 mm = 0.75 in.
图 3 直径 38.1mm 圆钢的显微检验取样
图 4 大尺寸棒材或钢坯的显微检验取样
8.3.2 横截面厚度或直径＜0.95mm 时，在每个取样位置选取 10 个纵向样镶嵌组成一个检
验面（如果由于钢材厚度和单个试样长度的限制，以及实际镶嵌方面的困难，而无
法选取 10 个以上的纵向样组成一个检验面，那么检验面面积可以小于 160mm2，但
必须充分考虑实际的检验面面积）。当用 A、C、D、E 四种对比法时，试样横截面
的厚度或直径不应小于单个视场的 小尺寸，因此，A、D、E 法要求 小厚度为
0.71mm，C 法为 0.79mm，如果钢材厚度或直径小于所要求的 小厚度，则用其它
方法评定。
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
9. 试样制备
9.1 试样必须抛光，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。
要得到满意的夹杂物评级结果，检验面必须避免人为污染，如凹点、外部材料（如抛光
介质）和划痕。进行试样抛光时，要避免夹杂物的剥落、变形或被掩盖。试样必须在抛
光的情况下检验，不受之前刻蚀（若采用）的影响。 9.2 金相样的制备必须小心把握，以获取质量高的检验面进行人工和图像分析。规程 E3、测
试方法 E45 与规程 E768 中介绍了一些指导原则和建议。 9.3 一般来说，在制备试样时淬火钢中的夹杂物更易保留下来，而在退火条件下则易被磨抛
掉。如果在退火试样中夹杂物存留不够，则应该在相对低的回火温度下进行标准热处理。
热处理后，必须去除试样表面的氧化铁皮，纵向面须经重新研磨，磨掉脱碳层。本方法
只适用于可进行热处理的钢种。 9.4 若试样足够大可以进行正常的磨抛，则不需要镶嵌固定。 10. 校准与标准化
10.1 指南 E1951 给出了推荐的校准原则 10.2 对于图像分析，样品台千分尺和直尺都是经校准、由国家标准实验室（如全国标准技术
委员会 NIST）认证的仪器，用来测定系统的放大倍数，对系统进行校对使之与制造商
的推荐程序一致。例如，在显示器上，将直尺叠加在样品台千分尺的放大图象上，样品
台千分尺上两个已知点之间的（放大后）距离就可用直尺测量。两点放大后的距离除真
实距离就可以确定屏幕的放大倍数。在显示器上，已知水平或垂直距离，通过其象素数
目就可确定象素的大小。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象素
数，就可确定每个屏幕放大倍率的象素大小。并不是所有系统都采用象素平方。在水平
和垂直方向上测定象素的大小。对于那些不采用象素平方的系统如何进行校准，则请查
看操作手册。 10.2.1 关于调整显微镜光源、设置 TV 相机的亮度级别，请查看制造商的推荐意见。对于
256 灰度系统，亮度一般调到矩阵面 254 灰度，黑度为 0。 10.2.2 对于 256 灰度级（10.2.1 描述了其亮度设置）的现代图像分析仪，常可以建立单个
夹杂物的反射图，进行阈值设置有助于区别氧化物和硫化物。氧化物颜色更深些，
在灰度色标上灰度级通常在 130 以下，而颜色较浅的硫化物一般灰度值约在 130～195 之间。这些数值并不是绝对的，对于不同的钢种和不同的图像分析仪，数值会
有所变化。设置好区分氧化物和硫化物的阈值范围后，采用“闪烁法”在夹杂物活
图和阈值图之间转换比对，并选取多个视场进行，确保设置正确，即确保硫化物或
氧化物的类型、大小检验是正确的。 11. 夹杂物分类与评级
11.1 在本标准的显微方法中，根据夹杂物的形态分为四大类，每类夹杂物根据其宽度或直径
的不同分为两个系列。A 类－硫化物类，B 类－氧化铝类，C 类－硅酸盐类，D 类－球
状氧化物类，这四大类代表夹杂物的形态，而粗系和细系表示夹杂物的宽度。尽管分类
中的名称指出了夹杂物的化学成分，但是评级还是严格按照形态来进行，与夹杂物类型
对应的化学名称是由历史数据收集总结出来的。根据 0.50mm2 视场内颗粒的长度或数
目，这四类夹杂物被划分不同的级别。评定级别和夹杂物类型见图谱 I-r，对应的数值
见表 1 和表 2。 11.1.1 A 类和 C 类夹杂在大小和形态上非常相似的，因此要借助金相技术进行区分。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
也可区分，此时硫化物夹杂是暗黑的，硅酸盐夹杂则是透明发亮的。
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11.2 B 类串链状夹杂由许多（至少 3 个）圆形或者带角的氧化物颗粒组成，形态比<2，沿轧
制方向排成一行。在 B 类串链状夹杂物的中心线±15µm 范围内的颗粒都视为该夹杂物
的一部分。C 类条状硅酸盐夹杂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）。一条夹杂物中颗粒之间的距离不得大于 40µm。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，无其它的形
态限制。 11.3 夹杂物分类后，必须按照宽度或直径进行评级。夹杂物细系和粗系的宽度值见表 2。如
果沿长度方向夹杂物的宽度发生变化，有粗有细，那么夹杂物评级按照 具代表性的级
别进行，即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。11.8 介绍了
超出表 1 和表 2 范围的夹杂物评定方法。 11.4 表 2 中列出的 小宽度是 2µm，<2µm 的夹杂物没有评级，即这些夹杂物的长度或数目
不参与评级判定。 11.5 夹杂物级别评定如下（视场实际检验面积 0.50mm2）： A 类：单个视场内硫化物的长度总和 B 类：单个视场内串状物的长度总和， C 类：单个视场内条状物的长度总和 D 类：单个视场内单颗粒夹杂物的数量 根据单个 0.50 mm2 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（必
须是在接近 0.50 mm2 的视场内测定的），以及表 1 的界限值来判定夹杂物级别。表 1 中每个
级别对应的数字是 小长度或数量，评级值一般向下舍入取 接近的整数或半数级。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 接近级别的 1/4或 1/10 值。不过，由于 D 类夹杂评级是按个数定义的（视场内有 1 个夹杂物颗粒时评为 0.5级，视场内无夹杂物时评为 0 级），所以在 0 级和 0.5 级之间不再划分。 11.6 根据表 1 数据的对数绘制曲线图，A、B、C 类夹杂物的级别数可通过该曲线图计算
得到（A、D 法）。该曲线图表示了在 0. 50 mm2 的视场内 A、B、C 类夹杂物级别与
总长度 小值之间的线性关系，见图 10-12。利用表 1 数据的 小平方得到表 6 中的
数值关系，用来计算 A、B、C 类（粗系或细系）夹杂物的级别数。确定了反对数，
向下舍入取数值 近的半级。 11.7 D 类氧化物夹杂的级别数计算与 A、B、C 类夹杂物的计算方式相同，只是数据不再
是长度而是氧化物颗粒的数量。图 13 是根据表 1 数据绘制的对数图。 11.8 图谱 I-r 中数据表示了 A 类夹杂物、B、C 类串（条）状夹杂物的总长度，D 类夹杂
物的数量，以及各类夹杂物的宽度或直径界限。如果夹杂物长度超出了一个视场，应
该单独报出。如果宽度或直径比图谱 I-r 和表 2 中的界限值大，也要单独记录下来。
超大尺寸的 A、B、C 类夹杂也在视场内参与评级，如果 A、B、C 类一种夹杂在长度
或宽度上尺寸超大，那么对夹杂物在视场内的那部分进行粗系或细系的评级。同样，
如果一个视场内有超大颗粒的 D 类夹杂，那么也要进行 D 类粗系评级。在图谱 I-r 底部有大型球状氧化物夹杂的说明，可作参考。D 类球状氧化物的形态比不超过 2：
11.9 在 A 类硫化物夹杂端部的氧化物颗粒一般判定为 D 类球状夹杂，除非两者距离非常
接近，则可以评为 B 类夹杂。 11.10 在化学组成已知的情况下，经稀土或含钙剂脱氧的钢中内生夹杂也可以按照形态和宽
度进行评级。例如，经稀土或钙改质的硫化物在形态比≥2 时评为 A 类夹杂，单个视
场内夹杂的总长度界限参见表 1，宽度界限参见表 2。对于形态比<2、不属于条状夹
杂的评为 D 类，单个视场内的数量界限参见表 1，宽度界限参见表 2。在这两种情况
下必须提供成分说明，避免混淆。具有 D 类夹杂形态的硫化物，可归为 Ds 类。
9
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
11.11 复合夹杂，如硫氧化物或双重夹杂，也可按照形态（包括形态比≥2 的条状和形态比
<2 非条状的单颗粒）和宽度进行评级。孤立的球状颗粒评为 D 类；复合 Ds 类夹杂按
硫化物和氧化物所占的面积百分比进行判定，以面积比>50%的夹杂物优先置前。例
如，在一个硫氧化物颗粒中，如果氧化物所占的面积较大，则评为 DOS 类。串（条）
状的复合夹杂按形态比进行评定，形态比<2 时为 B 类，形态比≥2 时为 A 类或 C 类
（以灰度区分）。对形态比≥2 的复合夹杂，如果硫化物的面积比大于 50％，则评为
A 类；如果氧化物的面积比大于 50%，则评为 C 类。以概括性的术语说明夹杂物的组
成，避免混淆；指出夹杂物的特征，如“以钙锰硫化物薄膜包裹着的钙铝酸盐球状物”，
“不规则的铝酸盐部分或全部的嵌入条状硫化锰中”。 11.12 如果供需双方协商只要求提供夹杂物的类型、粗系/细系、级别，那么 11 部分可以改
动一下，只是分析、测量和存储感兴趣的数据。另外，也可以进行基本的立体逻辑测
量来补充 JK 分析（见规程 E1245），本部分不涵盖此测量。 12. A法（最恶劣视场）
11
12.1 手动法介绍 — 本检验法要求在 100 倍下对一个 160 mm2(0.25 in2)的抛光面进行检测，
单个视场的面积是 0.50mm2 (0.000779 in2), 长边 0.71mm(0.02791 in)的平方，图 5）。将
每个视场与图谱 I-r 中的方框图进行对比，找出 恶劣的视场，即 A、B、C、D 类夹杂
（包括粗系和细系）级别 高的视场，以 恶劣视场的级别作为每个试样的检验结果。 12.2 手动步骤: 12.2.1 可采用两种方法获得一个 0.50 mm2 的视场，一种是将 100 倍的显微图像投影到显示
屏上，显示屏上绘有边长 71.0mm(2.79 in)的正方形框；另一种是给显微镜配置一个
刻线标尺，直接在视场上限定 0.50 mm2 正方形检验框，见图 5。 12.2.2 首先，在试样面上使用一个不能拭除的标记或碳头划线器划出待检验区域的轮廓，
然后将试样放置在显微镜样品台上，从标识区域角部的一个视场内开始检验，将视
场与图谱 I-r 进行对比，根据 11 部分中关于夹杂物类型、厚度的规定对视场内的夹
杂物含量进行评级。将视场内各类夹杂物与图谱 接近的级别数（从 0～3.0 级，包
括粗系和细系）记录下来，若要记录>3.0 级的夹杂物，参见表 1。如果夹杂物含量
处于两个级别之间，则修约取低级别的值作为评定级别。例如，图谱 I-r 中，如果视
场内几乎没有夹杂物，或者夹杂物的长度不够 1 级，则评为 0 级。 12.2.3 移动显微镜样品台以显示邻近的视场，在邻近视场内重复相同的对比法，再重复进
行，直到扫描完需检验的抛光面。典型的扫描方式见图 6。本方法要求调整样品台，
获取检验面上夹杂物级别的 大值，即利用显微镜样品台控制按钮调整视场，将夹
杂物移入正方形框内来定位 恶劣的视场。在实际操作中，评定人扫描整个视场，
只在认为是潜在的 恶劣视场时停下来检验。 12.3 手动结果表示: 12.3.1 根据图谱 I-r 或表 1 中列出的级别数，一批钢中所有试样夹杂物 恶劣视场的平均值
可以计算出来。例如，表 4 列出了 6 个试样的平均值。 12.3.2 超尺寸夹杂（宽度或直径大于图谱 I-r 和表 2 中的界限值）应该单独记录下来。
11 本方法和 Jernkontoret 法相似，Uppsala, 瑞士（1936）
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
A 表中的长度值经修改已适用于自动评级。在 小级别 0.5 级长度变化很大，此时手动测量
是不准确的。修改了 D 类夹杂物的个数，高个数的值变化 大，超出了钢材的允许标准。 B VanderVoort, G. F.,和 Wilson, R. K. “非金属夹杂与 ASTM 委员会 E04”标准化新闻，Vol 19, 1991.5，pp 28-37 C D 类夹杂的 大形态比是 5：1
11
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
A 对于粗系夹杂，如果夹杂物 大尺寸大于表中的 大值，必须以超尺寸报出，并注明实际
尺寸。
注解 1—正方形边框在试样表面上形成一个面积为 0.50mm2的视场，A、B、C 和 D 类细系和粗系夹杂物的
大宽度的图例放在左侧，几个超尺寸 D 类夹杂物的图例放在右侧。
图 5 A﹑D﹑E 法的推荐刻线或网格
抛光面
注解 1—系统地扫描整个方形区域，为了使严重级别 大化或使测量更容易，A, B, C, E 法允许调整视场位
置。对于 D 法，视场必须保持临近，且只有在这个视场内的特征才可与图谱 I-r 对比。
12
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
注解 2—D 法需要一个较大(10 ×17 mm)的检验区域，使得有足够多毗邻的 0.71 mm 的正方形视场，总抛
光面面积达到 160mm2。
图 6 显微方法的典型扫描方式
注解 1—在试样表面上，一个单位等于 0.127 mm (0.005 in.)
图 7 B 法的推荐刻线或网格
注解 1—d=不连续的，vd=非常不连续的，g=成群的
注解 2—0.51mm= 0.02 in.
图 8 夹杂物长度和重量的命名（4 个单位长）
注解 1—在试样表面上，一个单位等于 0.127 mm (0.005 in.)，尺寸等于试样面上的真实距离，一个视场面积
是 0.83mm2。
图 9 C 法的推荐刻线或网格
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
12.3.3 夹杂物的主要化学组成可在结果中报出，即硫化物，硅酸盐或氧化物。如果这些图
15
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
谱用于对碳化物或氮化物进行评级，该化学组成可一并报出。 12.4 图像分析介绍 ―使用高质量的金相显微镜观察试样抛光面上的夹杂物。通过 TV
相机采集明场像，并转换到图像分析仪上，然后图像分析软件采用 A、D 法对夹杂
物含量进行评定。 12.5 图像分析程序 12.5.1 将试样放置在显微镜样品台上，使得试样表面与光轴平行。使用倒置显微镜时，将
检验面朝下放置在样品台上，用夹具固定好位置。使用正置显微镜时，将试样放置
在载波片上，并用黏土或橡皮泥及压平器将试样压平，有些正置显微镜对于镶嵌的
样品配有自动压平样品台。如果试样采用黏土压平，垫在检验面和压平器之间的薄
纸可能会吸附到试样表面，测量时产生人为干扰。有些情况下，黏附的薄纸可以从
试样面上吹掉，或者可在检验面和压平器之间放置平整的椭圆形铝或不锈钢环片，
而替换掉薄纸。如果试样是镶嵌的，环片就搁置在试样表面，如果试样没有镶嵌，
试样面积远远大于检验需要的 160 mm2，环片就可以压在试样的外边缘，避免与检
验区域接触。调整样品台上的试样位置，使得夹杂物平行于样品台移动的 X 方向，
即夹杂物在显示器上呈水平状。同样，如果软件允许的话，也可调整夹杂物使之平
行于样品台移动的 y 方向，即夹杂物在显示器上呈垂直状。 12.5.2 对显微镜光源进行正确的校准检查；调整 TV 相机到合适的亮度水平。 12.5.3 在图像分析仪软件允许的条件下，夹杂物可以在除 100 倍外的其它放大倍率下进行
检验和鉴别，视场面积可以大于 0.50 mm2，只要评级时是在标准规定的 0.50 mm2
视场内即可。如果系统不支持这种功能，即视场内的夹杂物必须按照类型进行鉴别
和测定，并在视场接视场的基础上评级，那么就必须选定放大倍率，保证视场面积
尽可能的接近 0.50 mm2。如果视场面积与规定的 0.50 mm2 偏差<±0.05 mm2，对测
量结果的影响不是很大。所选的放大倍率相对于 100 倍的 大校正系数为 1.3µm。 12.5.4 进行灰度阈值设置，以区分硫化物和氧化物（见 10.2.2）。 12.5.5 当检验硫化物时，在同一视场内氧化物外围可观测到一种假象，叫做光环效应，这
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。方法是否适当取决
于所采用的图像分析系统。 12.5.6 控制样品台，以正方形或长方形形式移动试样至邻近的视场，检验面面积至少为 160
mm2。根据供需双方协议，也可检验其它区域。 表 3 恶劣视场夹杂物评定（A 法）
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
12.5.7 利用早已输入计算机的程序，按照类型与宽度来识别夹杂物图像，然后根据 12 部
分的规定按照长度或数量判定夹杂物级别。该程序也可存储结果，控制样品台移动
（如果是自动样品台），以及形成检验报告。 12.5.8 如果 A、B、C 类夹杂物的宽度在长度方向上有所不同，并且宽度小于 2µm，那么
取尽量多的夹杂物参与检验，按照测量的长度进行评级。对于锻制试样，压下率大，
大多数夹杂宽度<2µm，根据供需双方协议细系夹杂的 小宽度可以设置得低些（如
0.5µm），甚至更低。对这些极细系夹杂物进行检验时，需要使用较高的放大倍率，
导致视场尺寸小于 0.50 mm2。因此，如 12.5.3 所述，视场数据必须组合起来，使得
评级有效。 12.5.9 在计算机内存中建立了一个数组，按照四种夹杂物类型的粗系、细系界限以及 11
中级别 （从 0～5 级，按半级逐步递增），对参与评级的视场数制表。一个视场经
评级计算后，数组位置随之增加，检测结果存储起来。 12.5.10 随机选择邻近的视场进行评级，可能不是真正 恶劣视场（A 法）的评级。有效的
恶劣视场评定要求采用先进的图像分析技术，比如采用一种算法可以控制一个
0.50 mm2 方框在 160mm2 检验面上任意移动，从而使评级值达到 大化。
18
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
12.5.11 对夹杂物作定量描述时，空白视场与非评级视场可区别开来，空白视场中不存在任
何类型和宽度的可见夹杂物，非评级视场的夹杂物宽度≤2µm，夹杂物长度小于
小界限值，评为 0.5 级。 12.5.12 软件应该包括一些处理外来污染的程序，如抛光或清洗时的人为污染、落在试样上
的灰尘等等。在锻制试样中，A、B、C 类夹杂物与加工方向的偏差一般不会超过±
20℃。根据夹杂物和人为污染的特征，可以开发一种算法来识别人为污染，并从计
算机图像中删除。在程序中设定试样面上被检验要素的位向界限值，如果人为污染
的位向比预设的界限值大，那么这些污染（如没有抛掉的深划痕）就可以被识别并
从计算机图像中删除。如果人为污染无法去除，那么该视场不应该纳入检验，即该
视场的检验结果无效。这时，应该另取一个视场进行分析以代替该无效的视场。如
果在同一样品移动方向上没有另一视场可以代替该无效视场，那么可在之后的样品
移动方向上取其它视场再进行评级（不能对已经评级的视场再次评级）。试样制备
的好，无效视场就会很少。由于某些视场无效等因素而导致试样的实际检验面积小
于 160mm2 时，绝不可为了获取面积 160mm2 的数据而将实际的检验结果进行数学
外推或转换。 12.6 图像分析结果表示 12.6.1 可报出 A、B、C、D 类夹杂物的视场数、宽度（粗系和细系）、级别（0～5 级，以
整数级或半级逐步递增）。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。对于 D 类夹杂，在视场内有 1 个夹杂物颗粒时评为 0.5 级，所以 D 类
夹杂在 0～0.5 级之间不再划分。 12.6.2 根据供需双方协议，报告数据的内容可以改变，如只报出夹杂物的类型、宽度、级
别。只对 恶劣视场评级、 恶劣视场数等内容也可改变。 12.6.3 根据供需双方协议，可计算出夹杂物含量的指数值。 12.6.4 对一批钢中的多个试样，每一类夹杂物（粗系、细系）中每一级别的视场数平均值
可计算出来，见表 4。 12.6.5 对于超尺寸（长度或宽度）夹杂物的数据应该单独记录下来。报出（A、B、C 类）
夹杂物的类型、宽度和长度。 12.6.6 0 级的视场可分类如下：空白视场（没有任何类型和宽度的夹杂物），非评级视场（夹
杂物长度小于 0.5 级的界限值，宽度<2µm，或者直径<3µm）。 12.6.7 A、B、C、D 类夹杂物的化学组成可在结果中报出；对于稀土或钙处理的钢种，以
及采用其它非传统方法脱氧的钢种，夹杂物的化学组成必须随级别一并报出。如果
操作人依靠光学显微镜无法鉴别出夹杂物，那么可采用微观分析的方法。 12.6.8 检验报告中也可以包含立体逻辑分析的数据，关于这些数据的标准化，本规程不作
深入涉及，见规程 E1245。 13. B 法（长度）
13.1 介绍 — 本检验法要求在 100 倍下对一个 160mm2 的抛光表面进行检测。任何长度等
于或大于 0.127 mm 的夹杂物将被测量和单独记录下来。 13.2 步骤: 13.2.1 本检验法使用了一个具有平行线的图形，在 100 倍下观察时试样表面上两条平行线
之间的距离为 0.127 mm (0.005 in.)，将这个距离指定为一个参考单位。这个图形可
被绘制（或录制）在显示屏上，既然试样被放大了 100 倍，那么这时两条线之间的
物理距离应为 12.7 mm (0.5 in.)。另一种技术是将一个预制十字刻线直接添加在通过
显微镜目镜看到的图像上。图 7 显示了一个使用 B 法的推荐测量网格。应注意到，
这些平行线包含在一个方框内，对视场起引导作用。
19
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
13.2.2 首先，在试样表面上用一个不能拭除的标记或碳头划线器划出待检验区域的轮廓。
把试样放在显微镜上，从标识区域角部的一个视场开始检查。测量并记录视场内一
个单位长（或更长）的所有夹杂物。被大于一个单位距离分隔开的夹杂物应视作两
个夹杂物，不能视作一个串(条)状夹杂物。一个夹杂物的长度应修约到下一个整数
单位，只有整数单位才被记录。例如，如果一个夹杂物测量为 21⁄2 个单位，它应
被记录为“2”。如果一个夹杂物有部分区域位于视场以外，也就是，它的长度的一
部分位于视场 2 中，那么轻微地移动视场以便该夹杂物的整个长度可测量出来。 13.2.3 移动显微镜样品台，以显示下一个邻近的视场，重复这个测量程序。注意：在前面
视场中已测量的任何夹杂物不能被再次测量。继续这个测量过程，直到试样抛光面
的待检验区域全部扫描完为止。一个典型的扫描方式见图 6。 13.3 结果表示: 13.3.1 每个试样的判定应分成两部分，如下所示： 13.3.1.1 长夹杂物的长度应首先记录下来，并以上标 T 表示细系、上标 H 表示粗系来描述
夹杂物的宽度作为补充。在整个长度方向有 50%以上的部分宽度≤10 µm (0.0004 in.)时，该夹杂物定义为细系。同样，在整个长度方向大部分区域的宽度≥30 µm (0.012 in.)时，则该夹杂物定义为粗系。宽度大于 10 µm 但小于 30 µm 的夹杂物不能用上标
T 或 H 表示。上标 d（不连续的）、vd（非常不连续的）和 g（成群的）也可用于描
述夹杂物的连通性或聚集度，如图 8 所示。 13.3.1.2 对所有一个单位长度及更长的夹杂物取平均值（不包括 长的夹杂物），该平均长度
应当作一个单独数报出，并附以上标表示所含夹杂物的数量。 13.3.2 当需要时，一系列在 100 倍下的显微比对照片（图示了所有存在的其它非金属颗粒），
可用来表征试样的背景形貌。如果采用这种方式，它们将按夹杂物数量递增的顺序
被标注 A、B…等等。使用的特殊显微照片应是在有关的单位间相互认可的。
13.3.3 下面是某试样采用本方法的结果表达式：d6 - 32 -A。该式表示：观察到的 长夹
杂物是 6 个单位，有 3 个其它夹杂物的平均长度为 2 个单位，背景夹杂物形貌与一
个背景显微照片系列中的 A 图类似。 13.3.4 一批钢中所有试样的结果应制表列出。如果需要，夹杂物的主要类型（硫化物、硅
酸盐或氧化物）应记录下来。 14. C 法（氧化物和硅酸盐）
14.1 介绍 — 本方法要求在 100 倍下对一个 160mm2 的抛光表面进行检测。在试样的每个
视场内，都应检验不可变形的氧化铝类和可变形的硅酸盐类串（条）状夹杂物的存在，
并通过与图谱 II 对比来评级。对于每个被检测的试样，按照图谱 II 的定义，每个夹杂
物类型（“O”代表氧化铝类，“S”代表硅酸盐类）的 长串（条）状夹杂物应报告出
来。注意：硫化物不使用 C 法评级。 14.2 步骤: 14.2.1 本检验法是利用一个矩形边框在试样表面上形成一个面积为 0.83mm2(0.001289 in.2)
的视场， 这个矩形边框的边长为 0.79×1.05mm (0.03125 ×0.04125 in.)（见图 9）。 14.2.2 有两种技术可用来框出规定尺寸的视场，一种是把 100 倍的图像从显微镜投影到一
个显示屏上，显示屏上配有边长为 79.0 ×105.0 mm 的矩形边框( 边长为 71.0 mm) ，另一种是给显微镜配置一个刻线标尺，将所需要的矩形边框直接放在观察视场上。
14.2.3 首先，在试样表面上用一个不能拭除的标记或碳头划线器划出待检验区域的轮廓。
把试样放在显微镜上，从标识区域角部的一个视场开始检查。矩形边框的长边应平
行于轧制方向。将视场与图谱 II 中的图片对比，记下与氧化物或硅酸盐类串（条）
20
ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
状夹杂物 相似的图片的数字。注意：如果一个夹杂物的尺寸落在图谱 II 中两个编
号的图片之间时，则应修约至较小的整数。另外，当两串（条）状夹杂物在试样表
面上分离至少 40 µm(0.0016 in.)，或者偏移量超过 15 µm 时，该串（条）状夹杂物
应区分为两个不同的夹杂物。 14.2.4 移动显微镜样品台以显示一个邻近的视场，用图谱 II 重复对比程序。继续这个过程，
直到需检验的试样抛光面被扫描完为止。一个典型的扫描方式见图 6。为了在边框
内观察到整个串（条）状夹杂物，调整显微镜样品台是允许的，有时是必需的。评
定人的目的是在试样上找到 长的氧化物和硅酸盐类串（条）状夹杂，因此评定人
实际上一直在扫描试样，并只在一条可能是 长的串（条）状夹杂物进入视场时停
下来。 14.3 结果表示: 14.3.1 每类夹杂物[通常由一系列单个颗粒形成一串（条）状夹杂]的 大长度，用来评估
一个试样。硅酸盐显微照片用于可变形的氧化物夹杂，氧化物显微照片用于所有不
可变形的氧化物或硬质类型的夹杂物。例如，一个试样被评为 O-5 级（氧化物）和
S-4（硅酸盐），这表示观察到的 长的不可变形氧化物夹杂与氧化物显微照片 5 相
对应， 长的可变形氧化物夹杂与硅酸盐显微照片 4 相对应。 14.3.2 更改（如添加后缀数字），可用来表示被标注的夹杂物数量，或者当一个夹杂物的长
度大于显微照片上显示的 大长度时，可用来表示该夹杂物的准确长度。 15. D 法（低夹杂物含量）
15.1 手动法介绍 — 本检验法适用于低夹杂物含量的钢，严重级别应被按照 0.5 增量报出。
它要求在 100 倍下对 160mm2 的试样抛光面进行检测。在抛光面上每个 0.50 mm2 (0.000779 in.2)的正方形视场内检验 A、B、C 和 D 类夹杂物，并与图谱 I-r 中的正方形
视场相对比，将每个视场的对比结果记录下来。 15.2 手动步骤: 15.2.1 一个视场被定义为一个边长 0.71 mm (0.02791 in.)的正方形（见图 5），这样就在试样
上取得一个面积为 0.50 mm2 的视场。可采用两种技术获得这个正方形视场，一种是
将 100 倍的显微图像投影到显示屏上，显示屏上绘有边长 71.0mm 的正方形框；另
一种是给显微镜配置一个刻线标尺，直接在视场上限定所要求的正方形检验框，见
图 5。 15.2.2 首先，在试样面上用一个不能拭除的标记或碳头划线器划出待检验区域的轮廓。将
试样放在显微镜上，从标识区域角部的一个视场内开始检验，将视场与图谱 I-r 中的
图片进行对比。根据 12 部分中关于夹杂物类型、宽度的规定对视场内的夹杂物含量
进行评定。对每类夹杂物（A、B、C、D），包括粗系和细系两个系列，都记下与观
察视场 相似的严重级别数。注意：如果夹杂物含量处于两个级别之间，应修约至
接近的严重级别。因此，一个视场内若夹杂物很少，或夹杂物长度很短，且小于
0.5 级，则记录为 0 级。 15.2.3 移动显微镜样品台，以显示一个邻近的视场，并用图谱 I-r 重复对比程序。视场应是
相邻的，只有落在正方形边框内的夹杂物或夹杂物的一部分才被考虑。将夹杂物移
至正方形边框内仅仅是阻止其与正方形边框相交的操作是不允许的。继续这个过程，
直到所要求的试样抛光面被评定完为止。一个典型的扫描方式见图 6。 15.2.4 与 A 法相比，这是一个每一视场都要评级的方法。由步进式移动在试样上随意创建
的视场边界不应更改或调整。对每类夹杂物（A、B、C、D）的粗系和细系系列，
记录下图谱 I-r 中与观察视场 相似的图片旁边的级别数。对于每一个夹杂物级别等
于或大于 0.5 的视场，都要报出来。对于级别数大于 3.0 的数值，见表 1 所示。
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
15.3 手动结果表示 15.3.1 按照严重级别数 0.5~3.0，记录每一个试样每类夹杂物（图谱 I-r 中的 A、B、C、D）
的粗系和细系系列的视场数量。 15.3.2 如果任意视场或夹杂物超过了严重级别 3.0 的界限（在图谱 I-r 和表 1 中所示），应
单独记录下来。同样，宽度或直径大于图谱 I-r（和表 2）中所示界限值的超尺寸夹
杂物也应单独记录下来。 15.3.3 若要对多个试样的结果取平均值，那么如表 4 所列，在一批钢所检验的不同试样中
每类夹杂物每一级别的视场数平均值可以计算出来。 15.3.4 若需要，夹杂物的主要化学组成可测定出来（例如，可使用扫描电镜的能谱仪）。 15.4 图像分析介绍 —使用高质量的金相显微镜观察金相试样抛光面上的夹杂物。通过 TV
相机采集明场像，并转换到图像分析仪上，然后采用图像分析软件对材料的夹杂物含量
进行评定。 15.5 图像分析程序: 15.5.1 将试样放置在显微镜样品台上，使得试样表面与光轴平行。使用倒置显微镜时，将
检验面朝下放置在样品台上，用夹具固定好位置。使用正置显微镜时，将试样放置
在载波片上，并用黏土或橡皮泥及压平器将试样压平，有些正置显微镜对于镶嵌的
样品配有自动压平样品台。如果试样采用黏土压平，垫在检验面和压平器之间的薄
纸可能会吸附到试样表面，测量时产生人为干扰。有些情况下，黏附的薄纸可以从
试样面上吹掉，或者可在检验面和压平器之间放置平整的椭圆形铝或不锈钢环片，
而替换掉薄纸。如果试样是镶嵌的，环片就搁置在试样表面，如果试样没有镶嵌，
试样面积远远大于检验需要的 160 mm2，环片就可以压在试样的外边缘，避免与检
验区域接触。调整样品台上的试样位置，使得夹杂物平行于样品台移动的 X 方向，
即夹杂物在显示器上呈水平状。同样，如果软件允许的话，也可调整夹杂物使之平
行于样品台移动的 y 方向，即夹杂物在显示器上呈垂直状。 15.5.2 对显微镜光源进行正确的校准检查；调整 TV 相机到合适的亮度水平。 15.5.3 在图像分析仪软件允许的条件下，夹杂物可以在除 100 倍外的其它放大倍率下进行
检验和鉴别，视场面积可以大于 0.50 mm2，只要评级时是在标准规定的 0.50 mm2
视场内即可。如果系统不支持这种功能，即视场内的夹杂物必须按照类型进行鉴别
和测定，并在视场接视场的基础上评级，那么就必须选定放大倍率，保证视场面积
尽可能的接近 0.50 mm2。如果视场面积与规定的 0.50 mm2 偏差<±0.05 mm2，对测
量结果的影响不是很大。所选的放大倍率相对于 100 倍的 大校正系数为 1.3µm。 15.5.4 进行灰度阈值设置，以区分硫化物和氧化物（见 10.2.2）。 15.5.5 当检验硫化物时，在同一视场内氧化物外围可观测到一种假象，叫做光环效应，这
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。方法是否适当取决
于所采用的图像分析系统。 15.5.6 控制样品台，以正方形或长方形形式移动试样至邻近的视场，检验面面积至少为 160
mm2。根据供需双方协议，也可检验其它区域。 15.5.7 利用早已输入计算机的程序，按照类型与宽度来识别夹杂物图像，然后根据 12 部分
的规定按照长度或数量判定夹杂物级别。该程序也可存储结果，控制样品台移动（如
果是自动样品台），以及形成检验报告。 15.5.8 如果 A、B、C 类夹杂物的宽度在长度方向上有所不同，并且宽度小于 2µm，那么
取尽量多的夹杂物参与检验，按照测量的长度进行评级。对于锻制试样，压下率大，
大多数夹杂宽度<2µm，根据供需双方协议细系夹杂的 小宽度可以设置得低些（如
0.5µm），甚至更低。对这些极细系夹杂物进行检验时，需要使用较高的放大倍率，
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
导致视场尺寸小于 0.50 mm2。因此，如 15.5.3 所述，视场数据必须组合起来，使得
评级有效。 15.5.9 在计算机存储器中建立一个数组，按照四种夹杂物类型的粗系、细系界限以及 11 中
级别 （从 0～5 级，按半级逐步递增），对参与评级的视场数制表。一个视场经评级
计算后，数组位置随之增加，检测结果存储起来。 15.5.10 任意选择邻近的视场进行评级，可能不是真正 恶劣视场（A 法）的评级。有效的
恶劣视场评级要求采用先进的图像分析技术，比如采用一种算法可以控制一个
0.50 mm2 方框在 160mm2 检验面上任意移动，从而使评级值达到 大化。 15.5.11 对夹杂物作定量描述时，空白视场与非评级视场可区别开来，空白视场中不存在任
何类型和宽度的可见夹杂物，非评级视场的夹杂物宽度≤2µm，夹杂物长度小于
小界限值，评为 0.5 级。 15.5.12 软件应该包括一些处理外来污染的程序，如抛光或清洗时的人为污染、落在试样上
的灰尘等等。在锻制试样中，A、B、C 类夹杂物与加工方向的偏差一般不会超过±
20℃。根据夹杂物和人为污染的特征，可以开发一种算法来识别人为污染，并从计
算机图像中删除。在程序中设定试样面上被检验要素的位向界限值，如果人为污染
的位向比预设的界限值大，那么这些污染（如没有抛掉的深划痕）就可以被识别并
从计算机图像中删除。如果人为污染无法去除，那么该视场不应该纳入检验，即该
视场的检验结果无效。这时，应该另取一个视场进行分析以代替该无效的视场。如
果在同一样品移动方向上没有另一视场可以代替该无效视场，那么可在之后的样品
移动方向上取其它视场再进行评级（不能对已经评级的视场再次评级）。试样制备的
好，无效视场就会很少。由于某些视场无效等因素而导致试样的实际检验面积小于
160mm2 时，绝不可为了获取面积 160mm2 的数据而将实际的检验结果进行数学外
推或转换。 15.6 图像分析结果表示: 15.6.1 可报出 A、B、C、D 类夹杂物的视场数、宽度（粗系和细系）、级别（0～5 级，以
整数级或半级逐步递增）。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。对于 D 类夹杂，在视场内有 1 个夹杂物颗粒时评为 0.5 级，所以 D 类
夹杂在 0～0.5 级之间不再划分。 15.6.2 根据供需双方协议，报告数据的内容可以改变，如只报出夹杂物的类型、宽度、级
别。只对 恶劣视场评级、 恶劣视场数等内容也可改变。 15.6.3 根据供需双方协议，可计算出夹杂物含量的指数值。 15.6.4 对一批钢中的多个试样，每一类夹杂物（粗系、细系）中每一级别的视场数平均值
可计算出来，见表 4。 15.6.5 对于超尺寸（长度或宽度）夹杂物的数据应该单独记录下来。报出（A、B、C 类）
夹杂物的类型、宽度和长度。 15.6.6 0 级的视场可进一步分类如下：空白视场（没有任何类型和宽度的夹杂物），非评级
视场（夹杂物长度小于 0.5 级的界限值，宽度<2µm，或者直径<3µm）。 15.6.7 A、B、C、D 类夹杂物的化学组成可在结果中报出；对于稀土或钙处理的钢种，以
及采用其它非传统方法脱氧的钢种，夹杂物的化学组成必须随级别一并报出。如果
操作人依靠光学显微镜无法鉴别出夹杂物，那么可采用微观分析的方法。 15.6.8 检验报告中也可以包含立体逻辑分析的数据，关于这些数据的标准化，本规程不作
深入涉及，见规程 E1245。
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
16. E 法（SAM 评级）
16.1 介绍 — 本检验法以一种反映较大型 B 类和 D 类夹杂物的严重程度和出现频率的方
式，来评定钢中的夹杂物含量。在 100×下，对面积为 160 mm2 的试样抛光面进行检验。 16.2 步骤 16.2.1 一个视场被定义为一个边长 0.71 mm (0.02791 in.)的正方形（见图 5），这样就在试样
上取得一个面积为 0.50 mm2 的视场。可采用两种技术获得这个正方形视场，一种是
将 100×的显微图像投影到显示屏上，显示屏上绘有边长 71.0mm 的正方形框；另一
种是给显微镜配置一个刻线标尺，直接在视场上限定所要求的正方形边框。 16.2.2 首先，在试样面上用一个不能拭除的标记或碳头划线器划出待检验区域的轮廓。将
试样放在显微镜上，从标识区域角部的一个视场内开始检验，将视场与图谱 I-r 中的
图片进行对比。采用下列标准，只评定 B 类和 D 类夹杂物。 16.2.3 将试样上的每一个视场与图谱 I-r 中的视场进行对比（表 1 也可使用），可获得 B 类
夹杂物的评级。记录下所有严重级别等于或大于 1.5 的 B 类细系视场以及严重级别
等于或大于 1.0 的 B 类粗系视场。宽度和直径参数见表 2。当夹杂物尺寸处于图谱
I-r 或表 1 中两级别中间时，以较低的夹杂物级别进行评定。当一个夹杂物的宽度沿
着长度方向由细系变为粗系时，该夹杂物应归入 能代表整体的那一类中。 16.2.4 当断开的 B 类夹杂物在试样面上间隔至少 40 µm (0.0016 in.)，或偏移量超过了 15 µm
时，应视作两个独立的夹杂物。如果两个或多个 B 类夹杂物出现在一个显微视场中，
由它们的总长度确定夹杂物的级别数。 16.2.5 当 A 类硫化物与 B 类或 D 类氧化物形成了一个复合夹杂物时，如果其氧化物是主要
的化学组成（＞50% 面积），则这个夹杂物应评为 B 类或 D 类夹杂物。 16.2.6 通过记录所有 0.5 级或更高级别的 D 类粗系视场，获得 D 类夹杂物的评级。宽度和
直径参数见表 2。0.5 级的视场记为 1 个单元，1.0 级的视场记为 2 个单元进行计算，
1.5 级的视场记为 3 个单元，等等。关于 D 类夹杂物的 小数量，见图谱 I-r 或表 1。 16.2.7 移动显微镜样品台，以显示一个邻近的视场，并用图谱 I-r 重复对比程序。本方法需
要调整显微镜样品台，以使夹杂物严重级别数达到 大化，即通过控制样品台来调
整视场，使夹杂物被移进正方形边框内，从而可测定 B 类和 D 类夹杂物的 大级别。
继续这个过程，直到需要检验的试样抛光面被评定完为止，注意不要对已经评级的
夹杂物重复评级。一个典型的扫描方式见图 6。 16.2.8 如果任一夹杂物比图谱 I-r 所示的视场还要长，其长度应单独记录下来。如果夹杂物
的宽度或直径大于图谱 I-r 和表 2 中的界限值，也应单独记录下来。注意：超尺寸的
B 或 D 类夹杂物仍然参与视场级别数的评定。因此，如果一个 B 类夹杂是（长度或
宽度）超尺寸的，那么其在视场边界线内的部分应包含在细系或粗系级别的测定中。
同样，如果在一个视场中出现了超尺寸的 D 类夹杂物，它也应包含在 D 类粗系评定
的计数中。 16.3 结果表示: 16.3.1 结果以反映 B 类和 D 类粗系夹杂物含量的两种级别数来表示。 16.3.2 对于所有试样，B 类夹杂物每一级别所记录的视场数乘以级别并相加（见表 5），再
被总评级面积相除来标准化，以平方英寸为单位。记录 接近的整数作为评级结果。 16.3.3 对于所有试样，D 类夹杂物的单元数相加（见表 5），并被总评级面积相除来标准化，
以平方英寸为单位。记录 接近的整数作为评级结果。 16.3.4 所有超尺寸的 B 类和 D 类夹杂物随同其实际长度或宽度一并报出。
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
17. 检验报告
17.1 关于试样来源和种类的相关信息，应随同每个检验法中“结果表示”部分所要求的数据
一并报出。 17.2 报告也包括以下信息： 17.2.1 检验数据 17.2.2 评定人姓名 17.2.3 工厂位置 17.2.4 炉号 17.2.5 试样编号和其它唯一性的数据（例如批号），可供追溯查询。 18. 精确度和偏差
18.1 在不同实验室进行的 JK 评级研究已经表明，在夹杂物鉴别方面，主要是在 A 类（硫化
物）和 C 类（硅酸盐）可变形氧化物的区分上，本身存在问题。因此，JK 评级的准确
性受到这些问题的严重影响。A、C、D 法评级的准确性受到夹杂物总含量的影响，当
夹杂物含量增加时，这些评级方法的准确度会下降。 18.2 对于那些在图谱 I-r 中被评为 0.5 级的钢来说， 恶劣视场评级的准确度范围一般在±1
级内，在低夹杂物含量时可能在±0.5 级范围内。B 类和 D 类夹杂物的评级准确性通常
比 A 类和 C 类夹杂物的好；而且，不论何种类型的夹杂物，细系的准确性比粗系的好。 18.3 对于那些用图谱 I-r 必须评为整数级别数的钢来说，准确性一般会更差，在 高级别时
接近±2。同样，A 类和 C 类夹杂物的准确性比 B 和 D 类夹杂物要差，粗系的准确性比
细系的差。如果夹杂物被误判，则会产生更大的不准确度。D 法中夹杂物视场计数的准
确性没有 恶劣视场评级的准确性好。要使 D 法评级更好、更准确，需要相当多的努
力。 18.4 S 类(可变性氧化物)夹杂物的误判对 C 法评级的准确性有非常大的影响。当这种情况没
有发生时，低夹杂物含量的钢准确度在±1 级内，高夹杂物含量的钢准确度在±2 级内。
C 法和图谱 II 只用于评定氧化物类，而不用于评定硫化物类。 18.5 一般来说，用图谱 I-r 评级的精确度与所用的图片级别增量相一致，但是在某些情况下
可能会稍微高些。对于夹杂物含量非常低的钢，优先采用自动图像分析法（见规程 E 1122和 E1245），可对低于 小级别（0.5）的夹杂物进行评定。注意：A 法和 D 法规定了可
评级夹杂物的 小尺寸，这样一个视场或一个试样可能包含可鉴别但不评级的夹杂物，
原因在于这些夹杂物低于非零级别的 小尺寸。 18.6 利用图像分析程序立即对同一试样再次分析时，在同样的位置开始，并在同样的视场再
次测定，再现性非常好。 恶劣视场评级通常是相同的，但是对于八类评级（A~D，细
系和粗系），有时可能会出现 0.5 级的变化。一般来说，每类夹杂物每个宽度系列在每
一级别上视场数的变化小于 5%。 18.6.1 如果将一个已评级的试样再次抛光，由同一实验室在相同的表面上再次评定，结果
将有较好的再现性。对于这几种夹杂物类型和宽度系列， 恶劣视场评级通常仅有
0.5 级的变化，但是有时由于内在夹杂物含量的变化，较大的级别变化也会出现。 18.6.2 不同实验室间检验的变化性没有评估，但预计会更大些。如果每个实验室按照规程
E768 的指导原则来控制试样的制备，那么这种变化性可控制在 低程度。 18.6.3 采用手动操作样品台而不用自动样品台，选择视场时可能会产生偏差。
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ASTM E45-13 钢中夹杂物含量的测定—标准检验法
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19. 关键词
19.1 氧化铝；自动图像分析；复合夹杂物；断口检验；球状夹杂物；夹杂物；夹杂物评级；
串（条）状夹杂物；JK 夹杂物评级；光学显微镜；宏观浸蚀检验；磁粉法；氧化物；
SAM 评级；硅酸盐；钢；台阶法；串（条）；硫化物。
_______________________________________________________________________________
ASTM 国际组织采取的立场是，尊重任何与在本标准中提到的项目有关的专利权利的主张。
这一标准的用户必须明确，任何该专利的有效性，侵犯这种专利的风险，完全由他们自己负
责任。
本标准任何时候都由责任技术委员会进行修订，并且必须每五年审核一次，若未修订，则应
重新审判或撤销。征求您关于修订本标准或增补标准的意见，并请致函 ASTM 国际总部。您
的意见将会在负责的技术委员会会议上加以慎重考虑，您可出席这类会议。若您认为您的意
见未被公平地倾听，您可按下述地址将您的修订意见通知 ASTM 标准化委员会。
本标准由 ASTM 国际版权所有，100Bar Harbor Drive, PO Box C700，West Conshohocken, PA
19428-2959, United States。按以上地址与 ASTM 联系，或致电 610-832-9585（电话）
610-832-9555 （传真），或 [email protected] （e-mail）;或通过 ASTM 网站（ www.astm.org ），
可获得本标准的单独再版本（单一或多份拷贝）。
