深度丨金屬平均晶粒度測定
2018-04-19 瀏覽量：6194
摘要：本文主要介紹標準GB/T 6394-2017《金屬平均晶粒度測定方法》，詳細介紹單相、等軸平均晶粒度的測定及測量平均晶粒度的基體方法：比較法、面積法和截點法。
關鍵詞：晶粒；晶粒度；比較法；面積法；截點法
前言：
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晶粒度表示晶粒大小的尺度。晶粒度的測定在一定程度上反映出金屬制品的機械性能。晶粒度的影響，實質的晶界面積大小的影響。晶粒越細小則晶界面積越大。對于金屬的常溫力學性能來說，一般是晶粒越細小，則強度和硬度越高，同時塑性和韌性也越好；但單晶體強度不遵循上述規律，單晶體的強度很強，并且在高溫時候仍能保持很強強度。因此，工業上常采用細化晶粒的方法來改善金屬制品的機械性能。
1.GB/T 6394-2017 簡介
GB/T 6394-2017于2017-02-28正式發布，代替GB/T 6394-2002，標準規定了比較法、面積法和截點法三種基本方法測定金屬平均晶粒度，列出了相應比較評級圖。本標準適用于金屬單相組織，但經具體規定后也適用于多想或多組元試樣中特定類型的晶粒平均尺寸測定。非金屬材料如組織形貌與比較評級圖中金屬組織相似也可參照使用。
2.基本定義和符號
3. 試樣制備
測定晶粒度用的試樣應在交貨狀態材料上切取，試樣切取應避開因切割產生的熱影響區，且試樣切取不能采用使晶粒結構有改變的的方法。晶粒度試樣不允許重復熱處理，對于滲碳處理的試樣應去除脫碳層和氧化皮。 對于加工變形晶粒的試樣選取平行于加工方向的檢驗面，等軸晶粒可以隨機選取試驗面。
切取好的試樣先磨平，經磨平、洗凈、吹干后的試樣，在不同粒度的砂紙上由粗到細依次磨制，每換一次砂紙時，試樣須轉90o與舊磨痕成垂直方向，在此方向磨至舊磨痕完全消失，新磨痕均勻一致時為止。經磨光的試樣可移到拋光機上粗拋光-精拋光，拋光后的試樣表面應完全沒有劃痕，呈鏡面為止。
顯微組織的顯示多種多樣，但每種方法都應使大部分晶界完全顯示出來，能清楚地反映出組織特征，方便晶粒度的計算。
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| 清洗的界面 |
4. 測定方法
4.1 比較法
比較法是通過與標準評級圖對比來評定平均晶粒度。適用于評定具有等軸晶粒的再結晶材料。
4.1.1 標準有下列四個系列標準評級圖：
1) 評級圖Ⅰ：無孿晶晶粒（淺腐蝕）100倍；
2) 評級圖Ⅱ：有孿晶晶粒（淺腐蝕）100倍；
3) 評級圖Ⅲ：有孿晶晶粒（深腐蝕）75倍；
4) 評級圖Ⅳ：鋼中奧氏體晶粒（滲碳法）100倍。
表1. 常用材料推薦使用的標準評級圖片
| 標準評級圖 | 適用范圍 |
|---|---|
| 圖I |
1) 鐵素體鋼的奧氏體晶粒即采用氧化法、直接淬硬法、鐵素體網法、及其他方法顯示的奧氏體晶粒； 2) 鐵素體鋼的鐵素體晶粒； 3) 鋁、鎂和鎂合金、鋅和鋅合金、高強合金 |
| 圖II |
1) 奧氏體鋼的奧氏體晶粒（帶孿晶的）； 2) 不秀鋼的奧氏體晶粒（帶晶粒的）； 3) 鋁、鎂和鎂合金、鎳和鎳合金、鋅和鋅合金、高強合金 |
| 圖III |
銅和銅合金 |
| 圖IV |
1) 滲碳鋼的奧氏體晶粒； 2) 滲碳體網顯示的晶粒； 3) 奧氏體鋼的奧氏體晶粒（無孿晶的） |
4.1.2 觀測者需要正確的判斷需要選擇所使用的放大倍數、合適的檢驗面的尺寸（晶粒數）試樣代表性截面的數量與位置和測定特征或平均晶粒度用的視場。
晶粒度的評定應在試樣截面上隨機選取三個或三個以上的代表性視場測量平均晶粒度，以最能代表試樣晶粒大小分布的級數報出。
4.2 面積法
1 面積法是通過計數給定面積網格內的晶粒數N來測定晶粒度。將已知面積（通常取5000mm2）的圓形或矩形測量網格置于晶粒圖像上，選用合適的放大倍數M，然后計算完全落在測量網格內的晶粒數N內和被網格所切割的晶粒數N交，該面積內的晶粒數N按式（1）或式（2）計算：
4.2. 2 為了取得的晶粒個數的精確計數，應將已計數的晶粒區分開，例如用筆勾劃，在試驗圓內的晶粒個數N不應超過100個。采用的放大倍數以使試驗圓內產生約有50個晶粒的計數是每一個視場精確計數的最佳選擇。
通過測量網格內晶粒數N和觀察用的放大倍數M,可按式（3）計算出實際試樣實際檢測面的每平方毫米內晶粒數NA：
4.3 截點法
截點法是通過計數給定長度的測量線段（或網格）與晶粒邊界相交截數琰測定晶粒度。截點法比面積法簡便，建議使用手動計數器，以避免計數時常規的錯誤和消除出現高于或者低于預期計數時可能產生的偏差。截點法一般應使截點數高于50個，以得到準確可靠的結果。在對測試結果產生爭議時，應以截點法作為仲裁的方法。
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| 鐵素體晶粒 |
5. 晶粒度結果表示
5.1對于比較法，只報出晶粒度級別數G。
5.2 對不超過截點法和面積法，列出被測量視場的數量、放大倍數及視場面積、計數晶粒的數目或計數截線及截點數目，報告出平均測量值、晶粒度級別數G。
6. 報告內容
a）標準號；
b）鋼的牌號和爐號；
c）產品規格和尺寸；
d）試樣的熱處理方法；
e）晶粒度顯示方法及晶粒度評定方法；
f）晶粒度數值；
g）試驗報告編號和日期；
h）試驗員姓名。
參考文獻：
[1] GB/T 6394-2017金屬平均晶粒度測定方法
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