书 书 书犐犆犛 ７７ ． ０４０ ． ９９ 犆犆犛犎 ２４ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 ４０２８１ — ２０２１ 钢中非金属夹杂物含量的测定极值分析法 犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犮狅狀狋犲狀狋狅犳狀狅狀犿犲狋犪犾犾犻犮犻狀犮犾狌狊犻狅狀狊犻狀狊狋犲犲犾 — 犈狓狋狉犲犿狌犿犪狀犪犾狔狋犻犮犪犾犿犲狋犺狅犱 ２０２１  ０８  ２０ 发布 ２０２２  ０３  ０１ 实施 国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布目 　　 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 引言 Ⅱ ………………………………………………………………………………………………………… １ 　 范围 １ ……………………………………………………………………………………………………… ２ 　 规范性引用文件 １ ………………………………………………………………………………………… ３ 　 术语和定义 １ ……………………………………………………………………………………………… ４ 　 符号和缩略语 ５ …………………………………………………………………………………………… ５ 　 原理与应用 ６ ……………………………………………………………………………………………… ６ 　 操作流程 ６ ………………………………………………………………………………………………… ７ 　 试验报告 １１ ………………………………………………………………………………………………… 附录 Ａ （ 资料性 ） 　 非金属夹杂物尺寸 （ 长度 、 直径或面积 ） 极值计算公式 １３ …………………………… 附录 Ｂ （ 资料性 ） 　 钢材非金属夹杂物极值分析示例 １５ …………………………………………………… 附录 Ｃ （ 资料性 ） 　 冶炼过程铸态非金属夹杂物极值分析示例 ２１ ………………………………………… 犌犅 ／ 犜 ４０２８１ — ２０２１ 前 　　 言 　　 本文件按照 ＧＢ ／ Ｔ１．１ — ２０２０ 《 标准化工作导则 　 第 １ 部分 ： 标准化文件的结构和起草规则 》 的规定起草 。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。 本文件由中国钢铁工业协会提出 。 本文件由全国钢标准化技术委员会 （ ＳＡＣ ／ ＴＣ１８３ ） 归口 。 本文件主要起草单位 ： 抚顺特殊钢股份有限公司 、 齐齐哈尔华工机床股份有限公司 、 江苏永钢集团有限公司 、 首钢集团有限公司 、 冶金工业信息标准研究院 、 钢铁研究总院 、 中国技术经济学会 。 本文件主要起草人 ： 程丽杰 、 鞠新华 、 谷强 、 李继康 、 李涛 、 吴锦圆 、 颜丞铭 、 翟继龙 、 余超 、 孙继强 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 ４０２８１ — ２０２１ 引 　　 言 　　 钢中大型非金属氧化夹杂物的存在会导致金属力学性能的下降 ， 造成性能不合格 。 非金属夹杂物的试验方法标准如 ＧＢ ／ Ｔ１０５６１ 等采用比较法评定级别 ， 级别与非金属夹杂物长度是呈指数递增 ， 是非连续数据 ， 很难与零件疲劳寿命相关联 ， 而且检验到的非金属夹杂物偶然性大 ， 数据离散 。 一些研究表明 ， 极值分析法应用统计原理 ， 对非金属夹杂物增加了检验次数 ， 对数据进行统计学分析 ， 可最大程度反映非金属夹杂物的分布状态 ， 降低偶然性 。 极值分析法分析出的非金属夹杂物极值能更好体现钢材中存在的非金属夹杂物整体状态 ， 数值连续可比 ， 可建立与零件寿命的关联 。 极值分析法可供试验人员分析出钢中内生非金属夹杂物或第二相的最大值 。 一般情况下 ， 可测量出钢试样中的最大氧化夹杂物 。 必要时 ， 也可测定多种类型夹杂物的最大值 ， 例如 ， 同一组试样可分别测出其中的氧化物 、 硫化物 、 硅酸盐 、 点状非金属夹杂物 ， 碳氮化钛等夹杂物的最大值 。 极值分析法也可用于测定其他显微组织的特征 ， 比如球墨铸铁中的石墨球大小的极值 ， 工具钢和轴承钢中的碳化物的最大颗粒度以及晶粒的最大直径 。 钢中外来夹杂物的分布特性不易预测 ， 应采用其他无破坏性的检测方法 ， 例如超声波探伤来确定 。 Ⅱ 犌犅 ／ 犜 ４０２８１ — ２０２１ 钢中非金属夹杂物含量的测定极值分析法 １ 　 范围 本文件规定了钢中非金属夹杂物极值分析法的试样制备 、 夹杂物检验 、 极值计算 、 极值图绘制 、 数据有效性分析 、 差异性评估和试验报告等 。 本文件适用于钢材 、 钢锭和连铸坯中非金属夹杂物的极值分析 。 其他显微结构的特征值也可参照使用 。 本文件不适用于外来非金属夹杂物的极值分析 。 ２ 　 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。 其中 ， 注日期的引用文件 ， 仅该日期对应的版本适用于本文件 ； 不注日期的引用文件 ， 其最新版本 （ 包括所有的修改单 ） 适用于本文件 。 ＧＢ ／ Ｔ１０５６１ 　 钢中非金属夹杂物含量的测定 　 标准评级图显微检验法 ＧＢ ／ Ｔ１３２９８ 　 金属显微组织检验方法 ＧＢ ／ Ｔ３００６７ 　 金相学术语 ３ 　 术语和定义 ＧＢ ／ Ｔ３００６７ 界定的以及下列术语和定义适用于本文件 。 ３ ． １ 极值分布 　 犲狓狋狉犲犿犲狏犪犾狌犲犱犻狊狋狉犻犫狌狋犻狅狀 特定的面积或体积上所测量的最大夹杂物特征值 狓 的概率密度函数 ， 符合式 （ １ ）， 则连续随机变数 狓 有一个二元参数 （ Ｇｕｍｂｅｌ ） 的最大值分布 。 犳 （ 狓 ） ＝ １ δ ｅｘｐ － 狓 － λδ （） ［ ］ × ｅｘｐ － ｅｘｐ － 狓 － λδ （） ［ ］ ……………………（ １ ） 其中 ， 式 （ １ ） 的后半部分为累积分布函数 ， 见式 （ ２ ）。 犉狓 （） ＝ ｅｘｐ ｛ －ｅｘｐ ［ － （ 狓 － λ ）／ δ ］｝…………………………（ ２ ） 在式 （ １ ） 和式 （ ２ ） 中 ， 狓 代表最大费雷特 （ ｆｅｒｅｔ ） 直径 ， 可为每个检验面积 犃 ｏ 中的最大夹杂物的尺寸 （ 长度 、 直径 、 或面积 ）， 假定 狔 ＝ 狓 － λδ …………………………（ ３ ） 由式 （ ３ ） 则可推算出式 （ ４ ） 和式 （ ５ ）。 犉 （ 狔 ） ＝ ｅｘｐ ［ － ｅｘｐ （ － 狔 ）］ …………………………（ ４ ） 和 狓 ＝ δ 狔 ＋ λ …………………………（ ５ ） 式中 ： λ ——— 极值分布函数的定位参数 （ 相当于起步的夹杂物尺寸 ）； １ 犌犅 ／ 犜 ４０２８１ — ２０２１ δ ——— 极值分布函数的尺度参数 （ ｌ ／ δ 相当于分布曲线的斜率 ， 代表增值速度 ， δ 越大 ， 增值越快 ）。 ３ ． ２ 约减变量 　 狉犲犱狌犮犲犱狏犪狉犻犪狋犲 犚犲犱 ． 犞犪狉 狔 从式 （ ４ ） 中可以看出 ， 狔 和概率密度函数有关系 ， 即 狔 ＝ 犉 （ 犘 ）， 犘 为概率 ， 则从式 （ ４ ） 中可以推出式 （ ６ ）： 狔 ＝－ ｌｎ ｛ － ｌｎ ［ 犉 （ 狔 ）］｝ ＝－ ｌｎ （ － ｌｎ 犘 ）…………………………（ ６ ） ３ ． ３ 排序定位 　 狊狅狉狋犻狀犵狆狅狊犻狋犻狅狀 所检测的 犖 个夹杂物尺寸数据点 犡 犻 按升序进行的排列 ， 其中 ， １ ≤ 犻 ≤ 犖 ， 即 ： 犡 １ ≤ 犡 ２ ≤ 犡 ３ ≤ 犡 ４ ≤ 犡 ５ …… ≤ 犡 犻 ≤ …… ≤ 犡 犖 则数列各个数据点 犡 犻 的累计概率可用式 （ ７ ） 表示 ： 犘 犻 ＝ 犻犖 ＋ １ ＝ 犉 （ 狔 犻 ） …………………………（ ７ ） 分数式 犻犖 ＋ １ 表示累计概率 ， 犉 （ 狔 犻 ） 与各个数据点 犡 犻 相互对应 。 ３ ． ４ 最大夹杂物尺寸 （ 长度 、 直径或面积 ） 的平均值 　 犪狏犲狉犪犵犲狅犳狋犺犲犫犻犵犵犲狊狋犻狀犮犾狌狊犻狅狀犱犻犿犲狀狊犻狅狀狊 （ 犾犲狀犵狋犺狊 ， 犱犻犪犿犲狋犲狉狊狅狉犪狉犲犪狊 ） 珚 犔 所测的 犖 个最大夹杂物尺寸 （ 长度 犔 、 直径 犇 或面积 犛 ） 的算数平均值 ， 计算公式见式 （ ８ ）： 珚 犔 ＝ １ 犖 ∑ 犖 犻 ＝ １ 犔 犻 …………………………（ ８ ） 直径或面积以 犇 或 犛 代替 犔 ， 以下式 （ ９ ）、 式 （ １３ ）、 式 （ １９ ）、 式 （ ２０ ）、 式 （ ２１ ） 相同 。 ３ ． ５ 最大夹杂物尺寸 （ 长度 、 直径或面积 ） 的标准差 　 狊狋犪狀犱犪狉犱犱犲狏犻犪狋犻狅狀狅犳狋犺犲犫犻犵犵犲狊狋犻狀犮犾狌狊犻狅狀犱犻犿犲狀狊犻狅狀狊 （ 犾犲狀犵狋犺狊 ， 犱犻犪犿犲狋犲狉狊狅狉犪狉犲犪狊 ） 犛犱犲狏 所测的 犖 个最大夹杂物尺寸的标准差 ， 计算公式见式 （ ９ ）： 犛犱犲狏 ＝ ｛ ∑ 犖 犻 ＝ １ ［（ 犔 犻 － 珚 犔 ） ２ ］／（ 犖 － １ ）｝ ０ ． ５ …………………………（ ９ ） ３ ． ６ 参考面积 　 狉犲犳犲狉犲狀犮犲犪狉犲犪 犃 狉犲犳 为预测最大夹杂物 犔 ｍａｘ 的概率而任意选取的面积 。 　　 注 ： 在本文件中选择 ： 犃 ｏ ＝１６０ｍｍ ２ 时 ， 犃 ｒｅｆ ＝１６００００ｍｍ ２ ， 另有规定者除外 。 ３ ． ７ 逆转周期 　 狉犲狋狌狉狀狆犲狉犻狅犱 犜 为了观测到长度等于或大于所规定的最大夹杂物长度