晶粒度评级方法

1、晶粒度检验晶粒度检验 晶粒度是晶粒尺寸大小的量度，是金属晶粒度是晶粒尺寸大小的量度，是金属材料的重要显微组织参量。材料的重要显微组织参量。 晶粒度检验：借助金相显微镜测定钢中晶粒度检验：借助金相显微镜测定钢中实际晶粒度和奥氏体晶粒度。实际晶粒度和奥氏体晶粒度。 晶粒度检验包括组织显示和晶粒度测定晶粒度检验包括组织显示和晶粒度测定两部分。两部分。 奥氏体晶粒度显示是晶粒度检验工作中奥氏体晶粒度显示是晶粒度检验工作中的难点。的难点。 对于铁素体钢对于铁素体钢 奥氏体晶粒的显示方法奥氏体晶粒的显示方法: : 国家标准国家标准GB/T6394-2002GB/T6394-2002金属平均晶粒金属平均晶粒

2、度测定法度测定法规定可使用渗碳法、氧化法、规定可使用渗碳法、氧化法、铁素体网法、渗碳体网法、直接淬硬法、铁素体网法、渗碳体网法、直接淬硬法、网状珠光体法、相关法、模拟渗碳法等。网状珠光体法、相关法、模拟渗碳法等。1 1 渗渗 碳碳 法法v适用范围：适用范围：C0.25%C0.25%的碳素钢及合金钢的碳素钢及合金钢v具体步骤：具体步骤： 将试样在将试样在9309301010oC渗碳、并保温渗碳、并保温6h6h，渗碳层，渗碳层1mm1mm，并使其表层有过共析成分。，并使其表层有过共析成分。 缓冷后在渗碳层的奥氏体晶界上析出渗碳体网。缓冷后在渗碳层的奥氏体晶界上析出渗碳体网。 试样冷却后经磨制和腐蚀

3、，显示出过共析区奥试样冷却后经磨制和腐蚀，显示出过共析区奥氏体晶粒形貌。氏体晶粒形貌。v晶粒度的显示：由沉积在晶粒边界上的渗晶粒度的显示：由沉积在晶粒边界上的渗 碳体显示碳体显示 浸蚀剂：浸蚀剂： 1 1）3%-4%3%-4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液 2 2）5%5%苦味酸溶液苦味酸溶液 3 3）沸腾的碱性苦味酸钠水溶液）沸腾的碱性苦味酸钠水溶液 v 适用范围：适用范围： w(C)w(C)0.25%-0.60%0.25%-0.60%的碳钢和合金钢的碳钢和合金钢v 一般采用气氛氧化法，步骤如下：一般采用气氛氧化法，步骤如下： 经抛磨（用经抛磨（用400400粒度或粒度或15m15m）的试样抛光面

4、朝上置于空气炉）的试样抛光面朝上置于空气炉中加热（中加热（w(C) 0.35%w(C) 0.35%时，加热温度时，加热温度90090010 10 ； w(C)w(C)0.35% 0.35% 时，加热温度为时，加热温度为8608601010），保温），保温1h1h，然后，然后水冷。水冷。 根据氧化情况可将试样倾斜根据氧化情况可将试样倾斜1010o o 1515o o 进行研磨和抛光，直接进行研磨和抛光，直接在显微镜上测定晶粒度。也可在真空中加热并保温，空气中在显微镜上测定晶粒度。也可在真空中加热并保温，空气中冷却或缓冷，使晶界氧化，同样进行上述处理后测定奥氏体冷却或缓冷，使晶界氧化，同样进行上述

5、处理后测定奥氏体晶粒大小的方法为真空法。晶粒大小的方法为真空法。v 晶粒度显示晶粒度显示: :用用15%15%盐酸酒精溶液盐酸酒精溶液2 2 氧氧 化化 法法v适用范围：含碳量为适用范围：含碳量为0.25%-0.60%0.25%-0.60%的碳素钢和合金钢。的碳素钢和合金钢。v具体步骤：具体步骤： 对于（对于（w(C)0.35%w(C)0.35%时，加热温度时，加热温度90090010 , 10 , w(C)w(C)0.35%0.35%时，加热温度为时，加热温度为8608601010）至少保）至少保温温30min30min，然后空冷或水冷。，然后空冷或水冷。 经磨制和侵蚀，显示出沿原奥氏体晶界

6、分布的铁素经磨制和侵蚀，显示出沿原奥氏体晶界分布的铁素体网。体网。3 3 铁铁 素素 体体 网网 法法v晶粒度显示晶粒度显示: : 碳量较高的碳素钢和超过碳量较高的碳素钢和超过0.40%0.40%的合金钢，需的合金钢，需调整冷却方式。建议将试样在淬火温度下保持调整冷却方式。建议将试样在淬火温度下保持至少至少30min30min后使温度降至后使温度降至7307301010 ，保温，保温10min10min，然后淬油或淬水。，然后淬油或淬水。 试样再经磨制和侵蚀，显示出沿原奥氏体晶界试样再经磨制和侵蚀，显示出沿原奥氏体晶界分布的铁素体网。分布的铁素体网。 腐蚀剂：腐蚀剂：1 1）3%-4%3%-4

7、%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液 2 2）5%5%苦味酸酒精溶液。苦味酸酒精溶液。v适用范围：适用范围：过共析钢（碳含量大于过共析钢（碳含量大于1%1%）。）。v处理步骤：处理步骤： 试样一般在试样一般在820820 1010下加热，并至少保温下加热，并至少保温30min30min后后随炉缓冷，便在奥氏体晶界上析出渗碳体网。随炉缓冷，便在奥氏体晶界上析出渗碳体网。 试样磨制、侵蚀后，显示沿晶界析出渗碳体网的原始试样磨制、侵蚀后，显示沿晶界析出渗碳体网的原始奥氏体晶粒形貌。奥氏体晶粒形貌。v晶粒度显示晶粒度显示: : 3%-4% 3%-4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液 5%5%苦味酸酒精溶液。苦味酸酒精溶

8、液。4 渗渗 碳碳 体体 网网 法法5 5 直直 接接 淬淬 硬硬 法法v 适用范围：适用范围：直接淬火硬化钢（碳直接淬火硬化钢（碳1.0%1.0%的碳素钢的碳素钢合金钢）合金钢）v 处理步骤：处理步骤： C0.35%C0.35%时，加热温度时，加热温度9009001010，C C0.35%0.35%时，时，加热温度为加热温度为8608601010；保温；保温1h1h；淬火，得马氏；淬火，得马氏体组织。体组织。 试样经磨制和侵蚀后，便可显示出完全淬硬为马氏试样经磨制和侵蚀后，便可显示出完全淬硬为马氏体的原始奥氏体晶粒形貌。体的原始奥氏体晶粒形貌。v晶粒度显示晶粒度显示：方法方法1 1：腐蚀前在

9、：腐蚀前在2302301010回火回火15min15min，以改善，以改善 对比度。对比度。腐蚀剂：苦味酸腐蚀剂：苦味酸 1g1g、HClHCl（密度（密度1.19)1.19)：5ml5ml、 乙醇：乙醇：95ml95ml方法方法2 2：试样为淬硬态或在：试样为淬硬态或在5305301010下回火。下回火。腐蚀剂：饱和苦味酸水溶液加少量环氧乙烷聚合物。腐蚀剂：饱和苦味酸水溶液加少量环氧乙烷聚合物。6 6 网状珠光体法网状珠光体法v 适用范围适用范围：共析钢或共析成分附近的钢共析钢或共析成分附近的钢v 处理步骤：处理步骤： 适当的棒状样进行局部淬火，形成一不完全淬硬的小区域。适当的棒状样进行局部

10、淬火，形成一不完全淬硬的小区域。 磨制、侵蚀后，此区域内原奥氏体晶界将有少量的细珠光磨制、侵蚀后，此区域内原奥氏体晶界将有少量的细珠光体呈网络，显示出原始奥氏体晶粒形貌。体呈网络，显示出原始奥氏体晶粒形貌。v晶粒度显示：晶粒度显示： 腐蚀剂：腐蚀剂：1 1）3%-4%3%-4%硝酸酒精溶液硝酸酒精溶液 2 2）5%5%苦味酸酒精溶液苦味酸酒精溶液v其奥氏体晶粒度取决于原热处理状态其奥氏体晶粒度取决于原热处理状态v其晶粒度显示：其晶粒度显示： 稳定材料：采用电解腐蚀法（试样为阳极、常温、稳定材料：采用电解腐蚀法（试样为阳极、常温、体积分数为体积分数为60%60%的浓硝酸水溶液为电解液）。的浓硝酸

11、水溶液为电解液）。 不稳定材料：为避免敏化温度（不稳定材料：为避免敏化温度（480-700 480-700 ）析出）析出硫化物，改善晶粒边界显现，建议用显示碳化物的腐蚀剂。硫化物，改善晶粒边界显现，建议用显示碳化物的腐蚀剂。对对 于于 奥奥 氏氏 体体 钢钢晶晶 粒粒 度度 的的 测测 定定GB/T6394-2002GB/T6394-2002中规定测量平均晶粒度的方中规定测量平均晶粒度的方法有：法有：比较法、面积法、截点法。比较法、面积法、截点法。 在交货状态材料上切取，数量及部位按相应标在交货状态材料上切取，数量及部位按相应标准或技术条件。准或技术条件。 切取试样要避开剪切、加热影响的区域。

12、切取试样要避开剪切、加热影响的区域。 尺寸：圆形（直径）：尺寸：圆形（直径）：10mm -12mm10mm -12mm 方形（边长）：方形（边长）：10mm10mm10mm10mm 渗碳处理的钢材试样应去除脱碳层和氧化层渗碳处理的钢材试样应去除脱碳层和氧化层取取 样样晶晶 粒粒 度度 的的 测测 定定 方法方法1 1、比较法：与标准系列评级图对比来评定、比较法：与标准系列评级图对比来评定 平均晶粒度。平均晶粒度。v适用于有等轴晶粒的再结晶材料或铸态材料。适用于有等轴晶粒的再结晶材料或铸态材料。v本标准有本标准有4 4个系列的标准评级图：个系列的标准评级图： .无孪晶晶粒（浅腐蚀）无孪晶晶粒（浅

13、腐蚀）100100倍；倍； .有孪晶晶粒（浅腐蚀）有孪晶晶粒（浅腐蚀） 100100倍；倍； .有孪晶晶粒（深腐蚀）有孪晶晶粒（深腐蚀）7575倍；倍； .钢中奥氏体晶粒（渗碳法钢中奥氏体晶粒（渗碳法) 100) 100倍。倍。 各级别的适用范围见下表：各级别的适用范围见下表： 表表1 常用材料使用的标准系列图片常用材料使用的标准系列图片系列图片号系列图片号 适适 用用 范范 围围 1 1）铁素体钢的）铁素体钢的A A晶粒（用氧化法、直接淬硬法、晶粒（用氧化法、直接淬硬法、F F网法、网法、Fe3CFe3C网法及其他方法显示网法及其他方法显示A A晶粒）晶粒）2 2）铁素体钢的铁素体晶粒）铁素

14、体钢的铁素体晶粒3 3）铝、镁和镁合金、锌和锌合金、超强合金）铝、镁和镁合金、锌和锌合金、超强合金 1 1）奥氏体钢的）奥氏体钢的A A晶粒（有孪晶的）晶粒（有孪晶的）2 2）铁素体钢的铁素体晶粒有孪晶的）铁素体钢的铁素体晶粒有孪晶的）3 3）镁和镁合金、镍和镍合金、锌和锌合金、超强合金）镁和镁合金、镍和镍合金、锌和锌合金、超强合金 铜和铜合金铜和铜合金 1 1）渗碳钢的）渗碳钢的A A晶粒晶粒2 2）奥氏体钢的）奥氏体钢的A A晶粒（无孪晶的）晶粒（无孪晶的）v晶粒度的评定：晶粒度的评定：1 1）放大倍数与标准评级兔相同时，直接比较。）放大倍数与标准评级兔相同时，直接比较。2 2）当用其他放

15、大倍数评级时，可对照表格）当用其他放大倍数评级时，可对照表格： （ 基准放大倍数有基准放大倍数有7575倍的、倍的、100100倍的）倍的）3 3）若用表格中亦无的放大倍数测量时，应按下式换）若用表格中亦无的放大倍数测量时，应按下式换算：算： G = GG = G + 6.643 9lgM/M+ 6.643 9lgM/Mb b 式中：式中： G G晶粒度级别晶粒度级别 G G 评出的晶粒度级别评出的晶粒度级别 M M 测评时的放大倍数测评时的放大倍数 M Mb b 基准放大倍数基准放大倍数2 2、面积法、面积法：通过计算给定面积网格内晶粒通过计算给定面积网格内晶粒数数N N来确定晶粒度级别。来

16、确定晶粒度级别。v晶粒数晶粒数N N的计算：的计算： 用用5000mm5000mm2 2的圆形网置于晶粒图形上；的圆形网置于晶粒图形上； 选放大倍数选放大倍数M M使网内晶粒数为使网内晶粒数为5050个个; ; 计算落入数计算落入数N N内内和切割数和切割数N N交交，该面积内的晶粒数，该面积内的晶粒数N N为：为： N= NN= N内内+ +（ N N交交/2/2）-1-1v计算试样检测面上每计算试样检测面上每mmmm2 2内晶粒数内晶粒数n n： n = Mn = M2 2N/A N/A 式中：式中：M M所用的放大倍数所用的放大倍数 N N放大放大M M时，面积为时，面积为A A的网格内

17、晶粒计数的网格内晶粒计数v晶粒度级别数：晶粒度级别数：G=3.321 928lgn-2.954G=3.321 928lgn-2.9543 3、截点法：统计给定长度的测试线段、截点法：统计给定长度的测试线段( (或网格或网格) )与晶粒边界相交截点数与晶粒边界相交截点数P P来确定晶粒度级别来确定晶粒度级别G G。v有直线截点法和圆截点法有直线截点法和圆截点法. .v非均匀等轴晶粒的各种组织应使用截点法非均匀等轴晶粒的各种组织应使用截点法v截点法的测定截点法的测定: : 测平均截距测平均截距 计算平均晶粒度级别计算平均晶粒度级别G Gv测量网格测量网格: :使用使用500mm500mm测量网格测量网格v直线截点法直线截点法: : 选择适当的网格长度及放大倍数选择适当的网格长度及放大倍数, ,最少截最少截5050个点个点; ; 计点方法计点方法: :终点接触到晶界计终点接触到晶界计0.5,0.5,线段与晶界相线段与晶界相切计切计1,1,与三晶粒汇合点重合计与三晶粒汇合点重合计1.5;1.5; 应选应选3 3至至5 5个视场测量个视场测量. .v单圆截点法单圆截点法: : 试样不同位置晶粒度有明显差别时使用试样不同位置晶粒度有明显差别时使用 圆网格的周长通常为圆网格的周长通常为100mm100mm、200mm200mm、250mm250mm 选择合适的选择合适的M M，使每个圆周产生