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鋼材質量評估過程中人工評級非金屬夾雜物（NMI）的挑戰
快速、精確和可靠的非金屬夾雜物（NMI）評級對鋼材質量評估具有重要作用。在鋼鐵生產和組件制造過程中，非金屬夾雜物（NMI）人工評級是一種常用的方法。本文介紹了在尋求高效、高成本效益的鋼材質量評估方法時，人工NMI評級遇到的相關挑戰。人工評級存在結果不一致的問題，會影響質量評估的可信性。由多名用戶開展的人工NMI評級具有下述缺點：
結果差異性大，例如NMI尺寸和分組；
分析時間長；
很難常規性地應用不同的標準。
相比之下，自動化NMI更加可靠，成本效益也更高。
簡 介
過去20年中，隨著市場對鋼鐵的需求不斷增長，鋼鐵已經成為全球應用廣泛的材料之一[1]。鋼鐵廣泛應用于車輛、機器、管道、索塔和船舶和建筑建造等行業，因此鋼材質量的評估便顯得尤為重要。非金屬夾雜物（NMI）評級是評估它們對鋼材質量影響程度的關鍵指標[2-5]。快速、可靠和靈活的NMI評級解決方案能夠為鋼鐵生產商以及零部件制造商帶來諸多優勢。下面列舉了在尋求高效和高成本效益的鋼材質量評估[3]方法時，人工NMI評級解決方案遇到的挑戰。
圖1：常見標準中的夾雜物類型對比
人工夾雜物評級的相關挑戰
在鋼材生產和工業制造中，當人們想尋求高效和高成本效益的鋼材質量評估方法時，人工NMI評級解決方案常會遇到下列問題。
對于一家生產鋼鐵或鋼材組件的公司，在不同的班次間，人工NMI評級具有主觀性，評級結果也不一致。這主要是由不同用戶在執行人工評級過程中的顯著差異引起的。僅憑目視和視覺上的比較，不同人員得出的結論會有顯著的差異，因此很難在多位用戶中實現一致的NMI圖像人工分析。
NMI鄰近參數，例如夾雜物分組[2]要求的面積，在執行人工評級的不同用戶間可能有不同的定義和應用方式。統一實施分組夾雜物定義也有很大的難度。
評估NMI面積、尺寸或斜度也是一項難題[3]。難點主要在于：
NMI形狀有很大的差異
僅憑一張鋼材表面上可見的NMI的俯視顯微鏡視圖，很難測得微微傾斜的NMI的真實長度
圖2：夾雜物的表征參數：長度（L）、寬度（W）、直徑（D）、長寬比（AR）、形狀和分組（夾雜物的水平（s）和垂直（d）區分）。
對于大多數鋼鐵生產商和組件制造商，人工NMI樣本評級的分析時間通常都過長。使用人工評級解決方案時，標準評級方法（如ASTM E45現場評估[2,3,5,6]）非常耗時。
執行人工NMI評級時，應用不同的國際、區域或組織性鋼材質量標準也頗具挑戰[5]。正如前文所述，標準參數的變化，例如夾雜物圓度和分組的定義[2]會讓用戶對人工夾雜物分級感到困惑[3]。
克服挑戰
自動化NMI評級解決方案
徠卡顯微系統鋼材質量解決方案套件采用LAS X鋼鐵專家軟件，可提供克服人工評級困難的自動化NMI評級解決方案。結果證明，它是一種快速、靈活、可靠的鋼材質量評估方法[2]。
圖3：DMi8倒置顯微鏡——專業配置
References：
1.J. DeRose, D. Barbero, Reasons Why There is Growing Need for Fast and Reliable Steel Quality Rating Solutions, Science Lab (2020) Leica Microsystems.
2.D. Diez, J. DeRose, T. Locherer, Rate the Quality of Your Steel: Free Webinar and Report: Overview of standard analysis methods and practical solutions for evaluating steel inclusions, Science Lab (2020) Leica Microsystems.
3.N. Ecke, Analyzing non-metallic inclusions in steel, Science Lab (2020) Leica Microsystems.
4.A. Schué, Steel - It All Depends on What's Really Inside: New European Standard in Steel Industry, Science Lab (2009) Leica Microsystems.
5.J. DeRose, D. Barbero, T. Locherer, Top Issues Related to Standards for Rating Non-Metallic Inclusions in Steel, Science Lab (2020) Leica Microsystems.
6.ASTM E45 - 18a, Standard Test Methods for Determining the Inclusion Content of Steel, ASTM International (American Section of the International Association for Testing Materials).