实验一 钢的奥氏体晶粒度的显示与测定

实 验

实验一 钢的奥氏体晶粒度的显示与测定一.实验目的

1.熟悉钢的奥氏体晶粒度的显示与测定的基本方法。2.熟悉钢在加热时，加热温度和保温时间对奥氏体晶 粒大小的影响。

3.测定钢的实际晶粒度。

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实 验 二.实验原理金属及合金的晶粒大小与金属材料的机械性能、工艺性能及物理性能 有密切的关系。细晶粒金属的材料的机械性能、工艺性能均比较好，它的 冲击韧性和强度都较高，在热处理和淬火时不易变形和开裂。粒晶粒金属 材料的机械性能和工艺性能都比较差，然而粗晶粒金属材料在某些特殊需 要的情况下也被加以使用，如永磁合金铸件和燃汽轮机叶片希望得到按一 定方向生长的粗大柱状晶，以改善其磁性能和耐热性能。硅钢片也希望具 有一定位向的粗晶，以便在某一方向获得高导磁率。金属材料的晶粒大小 与浇铸工艺、冷热加工变形程度和退火温度等有关。 晶粒尺寸的测定可用直测计算法。掌握了这种方法也可对其它组织单 元长度进行测定，如铸铁中石墨颗粒的直径；脱碳层深度的测定等。 某些具有晶粒度评定标准的材料，可通过与标准图片对比进行评定。这种方法称为比较法。

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实 验1.奥氏体晶粒度的显示 一般采用间接的方法显示其原奥氏体晶界,以测定奥氏体晶粒大小。 根据GB6394-86规定显示奥氏体晶粒大小的方法有以下几种,可根据不同的 钢种选用相应的方法。 氧化法、渗碳法、网状渗碳体法、网状铁素体法

(1)氧化法

适用于碳钢和合金钢。

方法是:将试样表面细磨、预抛光，然后将抛光面朝上置于热处理炉中, 一般在860±10℃下加热1小时后淬入冷水或盐水中。再根据表面氧化情况, 将试样倾斜10~15°磨制,但不可把氧化皮全部磨掉,然后进行短时间抛光, 浸蚀(4%苦味酸酒精溶液),可显示出氧化物沿晶界分布的奥氏体晶粒形貌。 采用氧化法显示晶粒时，经常因氧化过重或磨掉深度过浅使奥氏体晶内的嵌 镶块边界也与晶间一同被氧化后并显示，同时试样也容易受奥氏体化前期低 温氧化的影响，因此往往在试样表层遗留下细晶的假相。若加热时保护不当 产生全脱碳区，也要出现假的大晶粒。 材料研究中心 朱世杰

实 验 二.实验原理1.奥氏体晶粒度的显示 一般采用间接的方法显示其原奥氏体晶界,以测定奥氏体晶粒大小。 根据GB6394-86规定显示奥氏体晶粒大小的方法有以下几种,可根据不同的 钢种选用相应的方法。 氧化法、渗碳法、网状渗碳体法、网状铁素体法 (1)氧化法 适用于碳钢和合金钢。 方法是:将试样表面细磨、预抛光，然后将抛光面朝上置于热

处理炉中, 一般在860±10℃下加热1小时后淬入冷水或盐水中。再根据表面氧化情况, 将试样倾斜10~15°磨制,但不可把氧化皮全部磨掉,然后进行短时间抛光, 浸蚀(4%苦味酸酒精溶液),可显示出氧化物沿晶界分布的奥氏体晶粒形貌。 采用氧化法显示晶粒时，经常因氧化过重或磨掉深度过浅使奥氏体晶内的嵌 镶块边界也与晶间一同被氧化后并显示，同时试样也容易受奥氏体化前期低 温氧化的影响，因此往往在试样表层遗留下细晶的假相。若加热时保护不当 产生全脱碳区，也要出现假的大晶粒。 材料研究中心 朱世杰

实 验(2)渗碳法 适用于渗碳钢的本质晶粒度。 测定时试样需经特定规范的热处理，其方法是:将表面无氧化脱碳的 渗碳钢试样在930±10℃下渗碳6~8小时以上, 然后随炉以50℃/小时速度 缓慢冷至600℃以下，再空冷或缓冷至室温。必须保证获得1mm以上的渗 碳层和获得过共析层。试样渗碳后以缓慢的速度冷却,在渗碳层的过共析 层的奥氏体晶界上析出网状渗碳体，以此来显示奥氏体晶粒形貌。处理后 试样表面层含碳量达到过共析成份，经磨制、抛光和浸蚀(浸蚀剂可用 4%硝酸酒精溶液或4%苦味酸酒精溶液)后，即可得到珠光体+网状渗碳 体组织。虽然渗碳法适于测量渗碳钢的本质晶粒度，但在实践中沿晶界析 出的碳化物网有时不连续，也有时会出现奇异的“大晶粒”、或大晶粒套 小晶粒的混合等问题，给正确确定奥氏体晶粒带来了不少困难。 (3)网状铁素体法 网状铁素体法适用于测定亚共析钢的奥氏体晶粒。 其过程是将试样加热到930℃±10℃,保温3小时后再根据钢种不同，选 择适当的冷却方法(可直接水冷、油冷、空冷、炉冷或等温冷却等),将 试样冷却。试样处理后，用硝酸或苦味酸酒精溶液腐蚀，以便显示出围拢 在腐蚀变黑的组织(珠光体、贝氏体或马氏体)周围的网状铁素体；铁素 体所环挠面积的尺寸即为原奥氏体晶粒的大小。 材料研究中心 朱世杰

实 验(4)网状渗碳体法 适用于含碳量大于1.0%的过共析钢 方法是:将试样在820±10℃(或特定的温度)下加热保温30min以上 后以缓慢的速度冷却,在过共析钢的奥氏体晶界上析出网状渗碳体，以此 来显示奥氏体晶粒形貌。

过共析钢的状渗碳体(×100)

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实 验2.奥氏体晶粒度的测定

根据GB6394-86规定显示奥氏体晶粒大小的方法有以下几种： (1)比较法 通过奥氏体实际晶粒大小与标准的评级图(×100)对比评定奥 氏体晶粒度。该法简便、快速。 GB6394-86规定了奥氏体晶粒的标准 评级图，奥氏体标准晶粒度分为8级，1级最粗，8级最细。若用其他 倍数时

可用下式换算: N = N’ + 6.6439lg(M/Mb) 试样上的晶粒经常是不均匀的，大晶粒或小晶粒如属个别现象可 不予考虑，若不均匀现象较为普遍，则当计算不同大小晶粒在视场中 各占百分比，如大多数晶粒度所占有的面积不小于视场的90%,则只 定一个晶粒度号数，来代表被测试样的晶粒度；否则试样的晶粒度应 用两个或三个级别号数表示，前一个数字代表占优势的晶粒度。

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奥氏体晶粒的标准评级图

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表1放大倍数

粒度级数 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

100

50200 300

1-

2-

3-

4-

51 -

62 1

73 2

84 3

5 4

6 5

7 6

8 7

8

-

400

-

-

-

-

-

-

1

2

3

4

5

6

7

8

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实 验(2)面积法 通过统计给定面积内晶粒数n评定奥氏体晶粒度N。奥氏体晶粒度与晶 粒数之间的关系如下: n = 2N-1 (3)弦计算法 这种测量方法比较复杂，只有当测量的准确度要求较高或晶粒为椭圆 形时才使用此种方法。测量等轴晶粒时，先对试样进行初步观察，以确定 晶粒的均匀程度。然后选择具有代表性部位及显微镜的放大倍数。倍数的 选择，以在80毫米视野直径内不少于50个晶粒为限。之后将所选部位的组 织投影到毛玻璃上，计算与毛玻璃上每一条直线交截的晶粒数目，(与每 条直线相交截的晶粒应不少于50个)也可在带有刻度的目镜上直接进行。 测量时，直线端部未被完全相交截的晶粒应以一个晶粒计算。相同步骤的 测量最少应在三个不同部位各进行一次。用相截的晶粒总数除以直线的总 长度(实际长度，以毫米计算),得出弦的平均长度(毫米)。再根据弦的平均长度查表2即可确定钢的晶粒度大小。

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实 验 表2粒度号 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 计算的晶粒平均直径 (mm) 1.000 0.713 0.500 0.353 0.250 0.177 0.125 0.088 0.062 弦的平均长度 (mm) 0.875 0.650 0.444 0.313 0.222 0.157 0.111 0.0783 0.0553 一个晶粒的平均面积 (mm2) 1 0.5 0.25 0. …… 此处隐藏：3171字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……