深度丨金属平均晶粒度测定
2018-04-19 浏览量：6427
摘要：本文主要介绍标准GB/T 6394-2017《金属平均晶粒度测定方法》，详细介绍单相、等轴平均晶粒度的测定及测量平均晶粒度的基体方法：比较法、面积法和截点法。
关键词：晶粒；晶粒度；比较法；面积法；截点法
前言：
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晶粒度表示晶粒大小的尺度。晶粒度的测定在一定程度上反映出金属制品的机械性能。晶粒度的影响，实质的晶界面积大小的影响。晶粒越细小则晶界面积越大。对于金属的常温力学性能来说，一般是晶粒越细小，则强度和硬度越高，同时塑性和韧性也越好；但单晶体强度不遵循上述规律，单晶体的强度很强，并且在高温时候仍能保持很强强度。因此，工业上常采用细化晶粒的方法来改善金属制品的机械性能。
1.GB/T 6394-2017 简介
GB/T 6394-2017于2017-02-28正式发布，代替GB/T 6394-2002，标准规定了比较法、面积法和截点法三种基本方法测定金属平均晶粒度，列出了相应比较评级图。本标准适用于金属单相组织，但经具体规定后也适用于多想或多组元试样中特定类型的晶粒平均尺寸测定。非金属材料如组织形貌与比较评级图中金属组织相似也可参照使用。
2.基本定义和符号
3. 试样制备
测定晶粒度用的试样应在交货状态材料上切取，试样切取应避开因切割产生的热影响区，且试样切取不能采用使晶粒结构有改变的的方法。晶粒度试样不允许重复热处理，对于渗碳处理的试样应去除脱碳层和氧化皮。 对于加工变形晶粒的试样选取平行于加工方向的检验面，等轴晶粒可以随机选取试验面。
切取好的试样先磨平，经磨平、洗净、吹干后的试样，在不同粒度的砂纸上由粗到细依次磨制，每换一次砂纸时，试样须转90o与旧磨痕成垂直方向，在此方向磨至旧磨痕完全消失，新磨痕均匀一致时为止。经磨光的试样可移到抛光机上粗抛光-精抛光，抛光后的试样表面应完全没有划痕，呈镜面为止。
显微组织的显示多种多样，但每种方法都应使大部分晶界完全显示出来，能清楚地反映出组织特征，方便晶粒度的计算。
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| 清洗的界面 |
4. 测定方法
4.1 比较法
比较法是通过与标准评级图对比来评定平均晶粒度。适用于评定具有等轴晶粒的再结晶材料。
4.1.1 标准有下列四个系列标准评级图：
1) 评级图Ⅰ：无孪晶晶粒（浅腐蚀）100倍；
2) 评级图Ⅱ：有孪晶晶粒（浅腐蚀）100倍；
3) 评级图Ⅲ：有孪晶晶粒（深腐蚀）75倍；
4) 评级图Ⅳ：钢中奥氏体晶粒（渗碳法）100倍。
表1. 常用材料推荐使用的标准评级图片
| 标准评级图 | 适用范围 |
|---|---|
| 图I |
1) 铁素体钢的奥氏体晶粒即采用氧化法、直接淬硬法、铁素体网法、及其他方法显示的奥氏体晶粒； 2) 铁素体钢的铁素体晶粒； 3) 铝、镁和镁合金、锌和锌合金、高强合金 |
| 图II |
1) 奥氏体钢的奥氏体晶粒（带孪晶的）； 2) 不秀钢的奥氏体晶粒（带晶粒的）； 3) 铝、镁和镁合金、镍和镍合金、锌和锌合金、高强合金 |
| 图III |
铜和铜合金 |
| 图IV |
1) 渗碳钢的奥氏体晶粒； 2) 渗碳体网显示的晶粒； 3) 奥氏体钢的奥氏体晶粒（无孪晶的） |
4.1.2 观测者需要正确的判断需要选择所使用的放大倍数、合适的检验面的尺寸（晶粒数）试样代表性截面的数量与位置和测定特征或平均晶粒度用的视场。
晶粒度的评定应在试样截面上随机选取三个或三个以上的代表性视场测量平均晶粒度，以最能代表试样晶粒大小分布的级数报出。
4.2 面积法
1 面积法是通过计数给定面积网格内的晶粒数N来测定晶粒度。将已知面积（通常取5000mm2）的圆形或矩形测量网格置于晶粒图像上，选用合适的放大倍数M，然后计算完全落在测量网格内的晶粒数N内和被网格所切割的晶粒数N交，该面积内的晶粒数N按式（1）或式（2）计算：
4.2. 2 为了取得的晶粒个数的精确计数，应将已计数的晶粒区分开，例如用笔勾划，在试验圆内的晶粒个数N不应超过100个。采用的放大倍数以使试验圆内产生约有50个晶粒的计数是每一个视场精确计数的最佳选择。
通过测量网格内晶粒数N和观察用的放大倍数M,可按式（3）计算出实际试样实际检测面的每平方毫米内晶粒数NA：
4.3 截点法
截点法是通过计数给定长度的测量线段（或网格）与晶粒边界相交截数琰测定晶粒度。截点法比面积法简便，建议使用手动计数器，以避免计数时常规的错误和消除出现高于或者低于预期计数时可能产生的偏差。截点法一般应使截点数高于50个，以得到准确可靠的结果。在对测试结果产生争议时，应以截点法作为仲裁的方法。
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| 铁素体晶粒 |
5. 晶粒度结果表示
5.1对于比较法，只报出晶粒度级别数G。
5.2 对不超过截点法和面积法，列出被测量视场的数量、放大倍数及视场面积、计数晶粒的数目或计数截线及截点数目，报告出平均测量值、晶粒度级别数G。
6. 报告内容
a）标准号；
b）钢的牌号和炉号；
c）产品规格和尺寸；
d）试样的热处理方法；
e）晶粒度显示方法及晶粒度评定方法；
f）晶粒度数值；
g）试验报告编号和日期；
h）试验员姓名。
参考文献：
[1] GB/T 6394-2017金属平均晶粒度测定方法
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