第十二章 晶粒尺度的测定及评级方法

第十二章 晶粒尺度的测定 及评级方法

金相实验室: 师 琳

原理概述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。

直测计算法(1) 利用物镜测微尺寸出目镜测微尺(或毛玻璃投影屏上的 刻尺)每一刻度的实际值。 选定物镜，并选用带有目镜测微尺的目镜。将物镜测微尺 置于样品台上，调焦、调节样品台，使物镜测微尺的刻度与目 镜测微尺(或投影屏上的刻度尺)良好吻合 。

图1 目镜和物镜测微尺的校正金相显微分析技术

图2 目镜测微尺的测量显示图

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直测计算法已知物镜测微尺的满刻度为1mm,共分为100格，则最小 格为0.01mm。在这一物镜的放大倍数下，物镜测微尺的Y格与 目镜测微尺的X格(或投影屏上的刻度)相重合，则目镜测微尺( 或投影屏上)上的每一刻度格值即可求得：

例一：物镜测微尺的10格和目镜测微尺上的20格重合，则：

目镜测微尺的每一刻度格值例二：物镜测微尺的30格和投影屏刻尺上的30格重合，则： 投影屏刻尺上的每一刻度格值

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直测计算法(2) 利用已知目镜测微尺的格值(或投影屏格值)进 行晶粒尺寸或其它组织单元长度的测定。 在得知格值后，可取掉物镜测微尺，放上被测样 品，利用带有测微尺的目镜(或将显微图象投影到毛玻 璃屏上)进行测量。为了使测量结果更具代表性，在数 出测微尺刻尺线段上所交截的晶粒数后，可旋转目镜 ，测定几个不可方向上的交截晶粒数，最后求出晶粒 的平均直径(图2所示)。

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直测计算法

式中：d——晶粒平均直径； x——目镜测微尺上所占格数； n——刻尺线段交截的晶粒数。 例：已知使用某一物镜时，目镜测微尺格值为 0.01mm,在目镜测微尺上60格内占有

的晶粒数为10个。 则：

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钢的晶粒度测定(参考YB27-77)名词解释起始晶粒度——当钢加热到临界点AC1时，晶粒的 尺寸急剧减小，珠光体向奥氏体转变刚一结束时的细粘 奥氏体晶粒，通常叫起始晶粒度。 奥氏体本质晶粒度——当钢加热至930℃和保温足够 的时间所个有的奥氏体晶粒大小。它表示钢的奥氏体晶 粒在规定温度下长大的倾向。 实际晶粒度——在交货状态下钢的实际晶粒大小， 及经不同热处理后，钢和零件所得到的实际晶粒大小。

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钢的晶粒度测定(参考YB27-77)(1) 用比较法测定钢的奥氏体(本质)晶粒度 目前生产中，一般都采用比较法测定晶粒度，在用 比较法测定时，应遵循下面的评定原则： a. 试样制好后，在100倍的显微镜下测定。其视场直 径为0.80mm。 b. 测定时，首先在显微镜上作全面观察，然后选择 晶粒度具有代表性的视场与标准中的1-8级级别图相比较 ，确定试样晶粒度的级别。 c. 如果显微镜的放大倍数不是100倍时，仍可按标准 晶粒度级别图测定其晶粒度，随后根据所选用的倍数按 表1换算成100倍时的标准晶粒度级别。 d. 标准图可用带8级晶粒度刻度毛玻璃屏为准。金相显微分析技术

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钢的晶粒度测定(参考YB27-77)表1放大倍数 100 -1 0 1 2 3 4 粒度级数 5 6 7 8 9 10 11 12

50200 300 400

1-

2-

3-

4-

51 -

62 1 -

73 2 1

84 3 2

5 4 3

6 5 4

7 6 5

8 7 6

8 7

8

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钢的晶粒度测定(参考YB27-77)(2) 用弦计算法测定钢的晶粒度 当测量精度要求较高或当晶粒为椭园形时，可采用弦计算法测 定，此时应遵守以下原则： a. 先进行初步观察，以选择具有代表性的部位和适合的倍数， 选择倍数时，先用100倍，当晶粒过大或过小时，可适当调定显微 镜的倍数，以在80mm直径的视场内不少于50个晶粒为宜。 b. 将显微图象投影到毛玻璃屏上，计算被一条直线相交的晶粒 数目，直线要有足够的长度，以便使被一条直线相交截的晶粒数不 少于10个。 c. 计算时，直线端部未被完全交截的晶粒应以一个晶粒计算。 d. 最少应选择三个不同部位的三条直线来计算相截的晶粒数。 用相截的晶粒总数除以选用直线的总长度(实际长度以毫米计),得 出弦的平均长度(mm)。 e. 用弦的平均长度查表2确定钢的晶粒度。 f. 计算也可以在带有刻度的目镜上直接进行。金相显微分析技术

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钢的晶粒度测定(参考YB27-77)粒度号 -3 -2 计算的晶粒平均直径 (mm) 1.000 0.713 弦的平均长度 (mm) 0.875 0.650 一个晶粒的平均面积 (mm2) 1 0.5 在1mm3内晶粒的 平均数量 1 2.8

-10 1 2 3

4 5 6 7

0.5000.353 0.250 0.177 0.125 0.088 0.062 0.044 0.030

0.4440.313 0.222 0.157 0.111 0.0783 0.0553 0.0391 0.0267

0.250.125 0.0625 0.0312 0.0156 0.00781 0.00390 0.00195 0.00098

822.6 64 181 512 1448 4096 11585 32381

89 10 11 12

0.0220.0156 0.0110 0.0078 0.0055

0.01960.0138 0.0098 0.0068 0.0048

0.000490.00024 0.000122 0.000061 0.000131

92682262144 741458 2107263 6010518

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表2

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钢的晶粒度测定(参考YB27-77)(3) 测定非等轴晶粒时(扁园或伸长的),沿试样的三轴线分别 计算出各轴线方向每一毫米长度的平均晶粒数目。每一轴线方 向的平均晶粒灵敏，必须在不少于三条直线上求得。由试样三 个轴线方向得出的每一毫米长度的平均晶粒数量值之积乘以晶 粒扁园系数0.7,即可求出每1mm3内的平均晶粒数。再查表2 确定其晶粒度。 式中：n——每1mm3内平均晶粒数。 n1——a轴方向每一毫米长度平均晶粒数。 n2——b轴方向每一毫米长度平均晶粒数。 n3——c轴方向每一毫米长度平均晶粒数。 0.7——晶粒扁园度系数。金相显微分析技术

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单相铜合金晶粒度的测定(参考YB797-71)单相铜合金晶粒度的测定，通常用比较法，在有疑议时， 可用直测计算法或面积计算法校准。 (1) 比较法 a. 试样制备好后，在放在100倍显微镜下进行全面观察， 选好有代表性的视场与标准级别图比较，确定晶粒度，并且晶 粒平均直径(mm)表示。 b. 若晶粒度超过标准级别范围时，可在适当倍数下进行观 察，再与标准级别图比较，然后再材料表12-3换算成标准晶粒 度。 c. 若晶粒不均匀，如有一种晶粒在视场内约占90%以上面 积，则仅指出此种晶粒的晶粒度即可。否则，应计算不同大小 晶粒各占的面积百分比。金相显微分析技术

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单相铜合金晶粒度的测定(参考YB797-71)表3晶粒度数值(晶粒平 …… 此处隐藏：3033字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……