《金相分析基础》-课件：微观晶粒度检测

金相分析基础微观晶粒度检测目

录晶粒度的定义010203晶粒度的检测方法—比较法晶粒度的检测方法—截点法01晶粒度的定义一、晶粒度的定义⚫

细晶粒合金冲击韧性和强度都比较高，塑性好，易于加工，在热处理如淬火时不易变形和开裂。粗晶粒合金性能较差。⚫

为了便于金属晶粒度的测定，国家标准局颁发了GB/T6394-2017《金属平均晶粒度测定法》，几乎所有的金属材料金相检测内容都会涉及到晶粒度。一、晶粒度的定义图1GH706正常晶粒组织图2GH706异常粗大晶粒组织一、晶粒度的定义⚫

“晶粒”是晶粒大小的量度。而使用晶粒度级别指数表示的晶粒度与测量方法及使用单位无关。显微晶粒度级别指数G是指在100倍下645.16mm2视场内包含的晶粒数N与G有如下关系：N=2G-1一、晶粒度的定义名称特点使用范围使用最简便，其精确度低，但可以达到生产

测定等轴晶粒的晶粒度，比较法检验的要求，最长用的方法使用复杂，但精确度高用于非等轴晶粒测定适用所有晶粒，面积法截点法是美国的仲裁方法适用所有晶粒，使用复杂，精确度与面积法一样高是我国的仲裁方法02晶粒度检测方法——比较法二、晶粒度检测方法——比较法⚫

比较法通常是与标准系列评级图进行比较，评级图有的是标准挂图，有的是目镜插片。用比较法评估晶粒度一般存在一定偏差（±0.5级）。评级值的重现性与再现性通常为±1级。二、晶粒度检测方法——比较法标准评级图适用范围基准放大倍数评级图I：无孪晶晶粒

（1）铁素体钢的奥氏体晶粒；（2）铁素体钢的铁素体100（浅腐蚀）晶粒；（3）铝合金、镁合金、锌合金评级图Ⅱ：有孪晶晶粒

（1）奥氏体钢的奥氏体晶粒；（2）不锈钢奥氏体晶粒；10075（浅腐）（3）镁合金、锌合金、镍合金带孪晶评级图Ⅲ：有孪晶晶粒铜合金（深腐蚀）评级图Ⅳ：钢中奥氏体

（1）渗碳钢奥氏体晶粒；（2）渗碳体网显示的晶粒；晶粒（渗碳法）

（3）奥氏体钢的奥氏体晶粒（无孪晶）100二、晶粒度检测方法——比较法⚫

首先观察试样检测面晶粒度大小是否平均（若大小不均匀就按双重晶粒度评定），若试样晶粒大小比较均匀，选择好相应放大倍数，随机选取3—5个视场，一般视场数为奇数，分别与图谱比较进行评级。二、晶粒度检测方法——比较法对比图3视场采集图像图4标准评级图二、晶粒度检测方法——比较法⚫

若选择的放大倍数与评级图基准放大倍数一样，将视场图像与标准图谱（100倍或75倍）进行比较，与标准图谱图最接近的图像对应的级别数就是该视场图片的晶粒度级别。⚫

注意事项：原则上直接在目镜下对视场与参照图谱进行评级，若用采集的图像与评级图进行比较评级评级，应保证图像为1:1状态（定倍显示，图片不得缩小或放大），否则误差太大，造成错误数据。二、晶粒度检测方法——比较法⚫

如果晶粒太细小，选择的放大倍数与评级图基准放大倍数不一样，还是将将视场图像与标准图谱（100倍或75倍）进行比较评出晶粒的级别数字G’，我们再计算选择的放大倍数下的补偿系数Q，则晶粒度G=G’+Q，其中Q=6.6439lg（M/Mb）Q—补偿系数；M—实际放大倍数；Mb—基准放大倍数（100倍或75倍）二、晶粒度检测方法——比较法⚫

数据处理：对5个视场进行评级后，求出5个视场的平均数，再加上补偿系数，最终数据精度为0.5。表3为某试样采用比较法检测晶粒度的原始记录表，我们计算出5个视场平均值是8.3级，采用评级图I（100倍），补偿系数为+2.0，最终结果为10.3，介于评级图,10.0级和10.5级之间，10.3级更靠近10.5级，所以最总结果为10.5级。二、晶粒度检测方法——比较法视场数样品编号平均数

放大倍数

补偿系数

实际晶粒度1

2

3

4

51#

8.5

8.5

8.0

8.0

8.5

8.3200+2.010.503晶粒度检测方法——截点法三、晶粒度检测方法——截点法⚫

截点法是计数已知长度的试验线段（或网格）与晶粒截线或者与晶界截点的个数，计算单位长度的截线数NL或者截点数PL来确定晶粒度级别数G。截点法精确度可达到±0.25级。有争议时，以截点法为仲裁方法。截点法有直线截点法和圆截点法，推荐使用复合网格。图5复合网格三、晶粒度检测方法——截点法⚫

将截线网格叠加在视场中，当截线与晶界相交时，计为一个截点，特殊的计数情况如下：①

计算截点时，测量线段终点不是截点不予计算，终点正好接触到晶界时，记为0.5个截点。②

测量线段与晶界相切时，计为1个截点。③

明显地与三个晶粒汇合点重合时，计为1.5个截点。图6视场1截点计数图三、晶粒度检测方法——截点法⚫

将截线网格叠加在视场中，当截线与晶界相交时，计为一个截点，特殊的计数情况如下：①

计算截点时，测量线段终点不是截点不予计算，终点正好接触到晶界时，记为0.5个截点。②

测量线段与晶界相切时，计为1个截点。③

明显地与三个晶粒汇合点重合时，计为1.5个截点。图7视场2截点计数图三、晶粒度检测方法——截点法（1）选择好相应放大倍数，随机选取5～20个视场，一般为5个视场，对每个视场进行截点计数Pi，然后按照公式（1）～（4）计算平均截点数、截点数标准差、截点数95%置信区间以及截点数的相对误差。三、晶粒度检测方法——截点法

nP平均截点数：=i=1

..................(1)iPn

n（P

−

P）2平均截点数标准差：S

=i=1i..........(2)n

−1S截点数95%置信区间：%95CI

=

t

..................(3)n95%CI截点数相对误差：%RA

=

100%..........(4)P三、晶粒度检测方法——截点法视场数n56789101112tα2.7764

2.5706

2.4469

2.3646

2.3060

2.2622

2.2281

2.2010视场数n1314151617181920tα2.1788

2.1604

2.1448

2.1315

2.1199

2.1098

2.1009

2.0930三、晶粒度检测方法——截点法170

+171+162

+146

+157

+155平均截点数：P

=S

==

160.176

6（P

−160.17）2平均截点数标准差：i=

9.54i=16

−1S9.54截点数95%置信区间：==

=10.01%95CI

t2.5706

n695%CI10.01160.17截点数相对误差：%RA

=

100%

=

100%

=

6.25%P三、晶粒度检测方法——截点法

M

•

P金属平均晶粒度级数：G

=

6.643856

lg

−

3.288

L

200

160.17

=

6.643856

lg

−

3.288

=

7.73

702.6

P

+

95%CIP

−

95%CI晶粒度95%置信区间：=

95%CL

3.321928

lg

+

160.17

10.01

=

3.321928

lg

=

0.18−

160.17

10.01

金属平均晶粒度的测量结果表示为：7.73±0.18采用比较法检测金属平均晶粒度时，一定要注意以下几点（1）最好在目镜下将视场图像与标准图谱进行比较，若使用采集图片进行评级时，一定要定倍显示图片（1:1实际大小显示）；（2）比较法评级值的重现性与再现性通常为±1级，若试样上有明显超过1.0级的视场时，即试样上不同部位晶粒度相差超过1.0级，需要对不同部位分别采集图像视场数据并分别评定，最好在检测报告中报出相应数据。（3）比较法评级采集的视场为奇数个，若为偶数个，则平均数可能会占据0.5分位，无法靠近取值。采用截点法检测金属平均晶粒度时，一定要注意以下几点（1）截点计数一定要认真仔细，负责容易出错，尤其是0.5和1.5个点的计数。（2）计算时要认真，截线长度指的是放大倍数下的长度，对应单位为mm。（3）放大倍数的选择要保证视场