T∕CFA 0106024-2021 鑄造鋁硅系合金平均晶粒度測定方法

1、 ICS77.040.99CCS J 31團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CFA01060242021鑄造鋁硅系合金平均晶粒度測定方法Determination of the average grain size of cast aluminium silicon alloys（公告稿）2021-12-03發(fā)布2022-03-03實(shí)施 目次前言.II1范圍. 12規(guī)范性引用文件. 13術(shù)語和定義. 14取樣與試樣制備. 25測定方法. 36晶粒度報(bào)告. 47精度與偏差. 5附錄 A（資料性）鑄造鋁硅系合金晶粒度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖 . 6參考文獻(xiàn). 9圖 A.1鑄造鋁硅系合金晶粒度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖.8表 1本文件采用的字母

2、符號(hào)匯總表.表 2鑄造鋁硅系合金晶粒度分級(jí)說明.241 T/CFA 01060242021前言本文件按照 GB/T 1.12020標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定起草。本文件 2021年 12月 3日為首次發(fā)布。II T/CFA 01060242021鑄造鋁硅系合金平均晶粒度測定方法1范圍本文件規(guī)定了用于鑄造鋁硅系合金平均晶粒度測定的取樣與試樣制備，測定方法，晶粒度報(bào)告，精度與偏差。本文件適用于采用重力鑄造、壓鑄、低壓鑄造、擠壓鑄造、半連續(xù)鑄造等工藝生產(chǎn)的鋁硅系合金鑄件或鑄錠（棒）的平均晶粒度測定，不適用于三維晶粒（即立體晶粒尺寸）的測定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)

3、容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 6394GB/T 13298GB/T 24177GB/T 30067金屬平均晶粒度測定方法金屬顯微組織檢驗(yàn)方法雙重晶粒度表征與測定方法金相學(xué)術(shù)語YB/T 4290金相檢測面上最大晶粒尺寸級(jí)別（ALA晶粒度）測定方法3術(shù)語和定義GB/T 30067、GB/T 6394及 YB/T 4290界定的以下術(shù)語和定義適用于本文件。3.1晶界grain boundary不同晶粒之間的界面。來源：GB/T 30067，2.2.14

4、8及GB/T 56394，3.1，有修改3.23.33.4晶粒grain晶界所包圍的整個(gè)區(qū)域。來源：GB/T 6394，3.2，有修改晶粒度grain size晶粒尺寸的度量。來源：GB/T 6394，3.3，有修改ALA晶粒 ALA(as large as) grain1 T/CFA 01060242021在隨機(jī)分散分布的孤立粗大晶粒中觀測到的最大晶粒。這些粗晶晶粒所占面積分?jǐn)?shù)不大于試樣檢測面面積的5%。試樣檢測面上這些粗大晶粒與基體晶粒的晶粒度等級(jí)差不小于3級(jí)。來源：YB/T 4290，3.13.5鑄造鋁硅系合金cast aluminium silicon alloys以硅為主要合金元素的

5、鑄造鋁合金。3.63.7l截線長度（） intercept length測量線段通過晶粒時(shí)，與晶界相交的兩個(gè)交點(diǎn)之間的距離。來源：GB/T 6394-2017，3.8字母符號(hào)本文件采用的字母符號(hào)匯總見表1。表 1本文件采用的字母符號(hào)匯總表符號(hào)G單位名稱及說明晶粒度級(jí)別測量面積Amm2M放大倍數(shù)N放大 M倍時(shí)，測量網(wǎng)格內(nèi)的晶粒數(shù)完全落在測量網(wǎng)格內(nèi)的晶粒數(shù)被測量網(wǎng)格所切割的晶粒數(shù)N內(nèi)N外NAL實(shí)際檢測面上（1倍）的每平方毫米內(nèi)晶粒數(shù)測量線段的長度mmmmNLPLNiPi1倍時(shí)，單位長度（mm）試驗(yàn)線穿過晶粒的截線數(shù)1倍時(shí)，單位長度（mm）試驗(yàn)線與晶界相交的截點(diǎn)數(shù)放大 M倍時(shí)，測量試驗(yàn)線上的截線數(shù)放

6、大 M倍時(shí)，測量試驗(yàn)線與晶界相交的截點(diǎn)數(shù)平均截線長度注：來源：GB/T 6394-2017。4取樣與試樣制備4.1測定晶粒度用試樣應(yīng)在交貨狀態(tài)鑄件或鑄錠（棒）上切取，取樣部位與數(shù)量按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或計(jì)數(shù)條件規(guī)定。如果產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或計(jì)數(shù)條件未規(guī)定，則應(yīng)在鋁硅合金鑄件本體半徑或邊長 1/2處截取。推薦微觀試樣的截面尺寸為：圓形 10 mm 12mm；正方形 10 mm10 mm。若采用比較法，試樣的截面尺寸還可為：圓形 80 mm 600 mm。4.2試樣的制備參照 GB/T 13298規(guī)定進(jìn)行，試樣經(jīng)金相砂紙粗磨、細(xì)磨后進(jìn)行機(jī)械拋光，然后進(jìn)行浸蝕使晶界顯示出來，必要時(shí)可進(jìn)行電解拋光。對(duì)于 80 mm60

7、0 mm的圓形樣品，推薦使用車床對(duì)檢測表面進(jìn)行機(jī)械加工，然后浸蝕使晶界顯示出來。2 T/CFA 010602420214.3為保證試樣切取和制備過程中晶粒結(jié)構(gòu)不發(fā)生改變，切取及制備試樣時(shí)，不應(yīng)使用改變晶粒結(jié)構(gòu)的切取試樣方法，且應(yīng)避開因剪切或加熱影響的區(qū)域。5測定方法5.1比較法5.1.1比較法是通過與標(biāo)準(zhǔn)系列評(píng)級(jí)圖對(duì)比來評(píng)定晶粒度等級(jí)。當(dāng)晶粒形貌與標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖的形貌類似時(shí)，評(píng)級(jí)誤差最小。注：比較法不能用于測量單個(gè)晶粒。5.1.2用數(shù)碼顯微鏡評(píng)定鑄造鋁硅系合金的晶粒度。觀測者應(yīng)正確判斷需要選擇使用的放大倍數(shù)、合適的檢驗(yàn)面的尺寸（晶粒數(shù)）、試樣代表性截面的數(shù)量與位置和測定特征或平均晶粒度用的視場，不

8、能憑視覺選擇出似乎是平均晶粒度的區(qū)域評(píng)定。5.1.3用數(shù)碼顯微鏡檢驗(yàn)時(shí)，首先通觀整個(gè)檢測平面，晶粒度的評(píng)定應(yīng)在試樣截面上隨機(jī)選取三個(gè)或三個(gè)以上具有代表性的視場測量平均晶粒度，然后按照大多數(shù)視場對(duì)應(yīng)級(jí)別圖進(jìn)行評(píng)定。5.1.4若試樣中發(fā)現(xiàn)晶粒不均勻現(xiàn)象，經(jīng)全面觀察后，如屬偶然或個(gè)別現(xiàn)象，可不予計(jì)算。如屬較為普遍現(xiàn)象，則應(yīng)計(jì)算出不同級(jí)別晶粒在視場中各占面積百分比。若占優(yōu)勢(shì)晶粒所占的面積不少于視場面積的 90%，則只記錄此種晶粒的級(jí)別數(shù)，否則，應(yīng)用不同級(jí)別數(shù)來表示該試樣的晶粒度，其中第一個(gè)級(jí)別數(shù)代表占優(yōu)勢(shì)的晶粒的級(jí)別。如出現(xiàn)雙重晶粒度，按 GB/T 24177評(píng)定，出現(xiàn)個(gè)別粗大晶?？砂凑誝B/T 42

9、90評(píng)定。5.1.55.1.6使用比較法時(shí)，如需復(fù)驗(yàn)，可改變放大倍數(shù)。鑄造鋁硅系合金晶粒度級(jí)別 G分為七級(jí)，分級(jí)說明見表 2。標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖見附錄 A。5.2面積法5.2.15.2.2面積法是通過計(jì)算給定面積網(wǎng)格內(nèi)的晶粒數(shù)來測定晶粒度。晶粒數(shù) N的計(jì)算是將面積為 A（mm2）的圓形測量網(wǎng)格置于晶粒圖形上，選擇一個(gè)至少能截獲50個(gè)晶粒的放大倍數(shù) M，然后計(jì)算完全落在測量網(wǎng)格內(nèi)的晶粒數(shù) N內(nèi)和被圓圈所切割的晶粒數(shù) N交。則該面積范圍內(nèi)的晶粒數(shù) N為N=N內(nèi)0.5N交1(1)5.2.3如果測量圓內(nèi)的晶粒數(shù) N降至 50以下，則使用面積法評(píng)估出的晶粒度會(huì)有偏差，分散性較大。應(yīng)選擇合適的放大倍數(shù)，且隨機(jī)選擇

10、多個(gè)視場，使 N大于或等于 50；同時(shí) N應(yīng)小于 100，否則計(jì)數(shù)時(shí)間會(huì)變得冗長，增加計(jì)數(shù)誤差。5.2.4通過測量網(wǎng)格內(nèi)晶粒數(shù) N和觀察放大倍數(shù) M，可按式(2)計(jì)算出實(shí)際檢測面上（1倍）的單位面積內(nèi)晶粒數(shù) NA，NA與晶粒度級(jí)別 G的對(duì)應(yīng)關(guān)系說明見表 2。(2)5.3截點(diǎn)法5.3.1截點(diǎn)法是通過給定長度 L的測量線段（mm）與晶粒邊界相交截?cái)?shù)來測定晶粒度。3 T/CFA 010602420215.3.2對(duì)于非均勻等軸晶粒應(yīng)使用截點(diǎn)法。對(duì)于非等軸晶粒，截點(diǎn)法既可用于分別測定三個(gè)相互垂直方向的晶粒度，也可用于計(jì)算總體平均晶粒度。5.3.35.3.4截點(diǎn)法分直線截點(diǎn)法和圓截點(diǎn)法，推薦使用圓截點(diǎn)法。

11、對(duì)于每個(gè)視場的計(jì)數(shù)，按式(3)或式(4)計(jì)算單位長度（mm）上的截線數(shù) NL或截點(diǎn)數(shù) PL：(3)(4)5.3.55.4對(duì)于每個(gè)視場，按照式(5)計(jì)算平均截線長度，與晶粒度級(jí)別 G的對(duì)應(yīng)關(guān)系說明見表 2。(5)鑄造鋁硅系合金晶粒度分級(jí)說明鑄造鋁硅系合金晶粒度分級(jí)說明見表2。表 2鑄造鋁硅系合金晶粒度分級(jí)說明晶粒度級(jí)別單位面積晶粒數(shù)單位面積晶粒數(shù)平均截線長度mm ( )2.81對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖號(hào)（G）個(gè)/mm2（NA）個(gè)/cm2（NAO10）12345670.10.31.56圖 A.1圖 A.1圖 A.1圖 A.1圖 A.1圖 A.1圖 A.1301.621506000.720.36202000

12、400080000.2040800.140.106晶粒度報(bào)告6.1晶粒度的數(shù)值表示6.1.16.1.2通常以平均截距及晶粒度級(jí)別數(shù) G等量來表示。晶粒度的各種數(shù)值表示均由初測量值 NA和 PL通過對(duì)數(shù)或倒數(shù)關(guān)系而算出。如取樣數(shù)量少，可取該組數(shù)值的中位數(shù)表示試樣的晶粒度。如取樣數(shù)量多，其測量值服從正態(tài)分布，可先求出 NA、NL和PL平均值后，再計(jì)算出相對(duì)誤差和平均晶粒度級(jí)別。6.1.36.1.4對(duì)于比較法，只報(bào)出晶粒度級(jí)別數(shù) G。對(duì)于截點(diǎn)法和面積法，列出被測量視場的數(shù)量、放大倍數(shù)及視場面積、計(jì)數(shù)晶粒的數(shù)目或計(jì)數(shù)截線及截點(diǎn)數(shù)目，報(bào)告出平均測量值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、相對(duì)誤差和晶粒度級(jí)別數(shù)。6.1.5對(duì)非等軸

13、晶組織，列出評(píng)定方法、檢驗(yàn)面、檢測取向（如有測量）、每一個(gè)檢測面或取向上估算的晶粒度、測量面總平均值，計(jì)算或者評(píng)估的晶粒度級(jí)別數(shù)。6.1.6對(duì)于雙重晶粒度時(shí)，按 GB/T 24177報(bào)告兩類有代表性的晶粒度級(jí)別評(píng)定，對(duì)于 ALA晶粒度，按 YB/T 4290評(píng)定。4 T/CFA 010602420216.2報(bào)告內(nèi)容鑄造鋁硅系合金的晶粒度檢驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包括：（1）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)號(hào)；（2）鋁硅合金鑄件或鑄錠（棒）的牌號(hào)和爐號(hào)；（3）鑄件或鑄錠（棒）規(guī)格和尺寸；（4）試樣的熱處理方法；（5）晶粒度顯示方法；（6）晶粒度測定方法；（7）晶粒度的數(shù)值（見 6.1.36.1.6規(guī)定報(bào)告相關(guān)內(nèi)容)；（8）檢驗(yàn)報(bào)告

14、編號(hào)和日期；（9）檢驗(yàn)者姓名。7精度與偏差7.1晶粒度測量精度及偏差取決于試樣的代表性及選擇測量的拋光面。如果晶粒度在鑄件或鑄錠（棒）內(nèi)有變化，試樣及視場的選擇應(yīng)考慮到這種變化。7.2鑄件或鑄錠（棒）晶粒度測量的相對(duì)精度隨著從鑄件或鑄錠（棒）中取樣數(shù)量的增加而提高。每個(gè)試樣晶粒度測量的相對(duì)精度隨著抽取的視場數(shù)、晶粒數(shù)或截線及截點(diǎn)計(jì)數(shù)的增加而提高。7.3如果試樣制備不適當(dāng)，將會(huì)產(chǎn)生測量偏差。為了提高測量精度，應(yīng)真實(shí)地顯示出晶界。如果未清晰顯示的晶界數(shù)量增多，會(huì)導(dǎo)致偏差增大，精度降低。7.47.57.6使用錯(cuò)誤放大倍數(shù)來觀測晶粒組織也會(huì)產(chǎn)生偏差。使用比較法時(shí)，為了獲得最佳的精度，應(yīng)選取與晶粒特征及腐蝕方法一致的評(píng)級(jí)系列圖譜。晶粒度測量的相對(duì)誤差隨晶?；蚪鼐€的計(jì)數(shù)增多而變小。在計(jì)數(shù)相同時(shí)，截點(diǎn)法測量晶粒度的相對(duì)精度比面積法高。5 T/CFA 01060242021附錄 A（資料性）鑄造鋁硅系合金晶粒度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖鑄造鋁硅系合金晶粒度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖見圖A.1。1級(jí)2級(jí)6 T/CFA 010602420213級(jí)4級(jí)5級(jí)7 T/CFA 010602420216級(jí)7級(jí)圖 A.1鑄造鋁硅系合金晶粒度標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖8 T/CFA 01060242021參考文獻(xiàn)1 ASTM B85/B85m2018, Standard Specification for Aluminu