晶粒尺度的測(cè)定及評(píng)級(jí)方法

第1頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月金屬及合金的晶粒大小與金屬材料的機(jī)械性能、工藝性能及物理性能有密切的關(guān)系。細(xì)晶粒金屬的材料的機(jī)械性能、工藝性能均比較好，它的沖擊韌性和強(qiáng)度都較高，在熱處理和淬火時(shí)不易變形和開(kāi)裂。粒晶粒金屬材料的機(jī)械性能和工藝性能都比較差，然而粗晶粒金屬材料在某些特殊需要的情況下也被加以使用，如永磁合金鑄件和燃汽輪機(jī)葉片希望得到按一定方向生長(zhǎng)的粗大柱狀晶，以改善其磁性能和耐熱性能。硅鋼片也希望具有一定位向的粗晶，以便在某一方向獲得高導(dǎo)磁率。金屬材料的晶粒大小與澆鑄工藝、冷熱加工變形程度和退火溫度等有關(guān)。晶粒尺寸的測(cè)定可用直測(cè)計(jì)算法。掌握了這種方法也可對(duì)其它組織單元長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)定，如鑄鐵中石墨顆粒的直徑；脫碳層深度的測(cè)定等。某些具有晶粒度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的材料，可通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)圖片對(duì)比進(jìn)行評(píng)定。這種方法稱(chēng)為比較法。原理概述第2頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)利用物鏡測(cè)微尺寸出目鏡測(cè)微尺(或毛玻璃投影屏上的刻尺)每一刻度的實(shí)際值。選定物鏡，并選用帶有目鏡測(cè)微尺的目鏡。將物鏡測(cè)微尺置于樣品臺(tái)上，調(diào)焦、調(diào)節(jié)樣品臺(tái)，使物鏡測(cè)微尺的刻度與目鏡測(cè)微尺(或投影屏上的刻度尺)良好吻合。圖1目鏡和物鏡測(cè)微尺的校正圖２目鏡測(cè)微尺的測(cè)量顯示圖直測(cè)計(jì)算法第3頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已知物鏡測(cè)微尺的滿(mǎn)刻度為1mm，共分為100格，則最小格為0.01mm。在這一物鏡的放大倍數(shù)下，物鏡測(cè)微尺的Y格與目鏡測(cè)微尺的X格(或投影屏上的刻度)相重合，則目鏡測(cè)微尺(或投影屏上)上的每一刻度格值即可求得：例一：物鏡測(cè)微尺的10格和目鏡測(cè)微尺上的20格重合，則：目鏡測(cè)微尺的每一刻度格值例二：物鏡測(cè)微尺的30格和投影屏刻尺上的30格重合，則：投影屏刻尺上的每一刻度格值直測(cè)計(jì)算法第4頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)利用已知目鏡測(cè)微尺的格值(或投影屏格值)進(jìn)行晶粒尺寸或其它組織單元長(zhǎng)度的測(cè)定。在得知格值后，可取掉物鏡測(cè)微尺，放上被測(cè)樣品，利用帶有測(cè)微尺的目鏡(或?qū)@微圖象投影到毛玻璃屏上)進(jìn)行測(cè)量。為了使測(cè)量結(jié)果更具代表性，在數(shù)出測(cè)微尺刻尺線(xiàn)段上所交截的晶粒數(shù)后，可旋轉(zhuǎn)目鏡，測(cè)定幾個(gè)不可方向上的交截晶粒數(shù)，最后求出晶粒的平均直徑(圖２所示)。直測(cè)計(jì)算法第5頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月式中：d——晶粒平均直徑；x——目鏡測(cè)微尺上所占格數(shù)；n——刻尺線(xiàn)段交截的晶粒數(shù)。例：已知使用某一物鏡時(shí)，目鏡測(cè)微尺格值為0.01mm，在目鏡測(cè)微尺上60格內(nèi)占有的晶粒數(shù)為10個(gè)。則：直測(cè)計(jì)算法第6頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月名詞解釋起始晶粒度——當(dāng)鋼加熱到臨界點(diǎn)AC1時(shí)，晶粒的尺寸急劇減小，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變剛一結(jié)束時(shí)的細(xì)粘奧氏體晶粒，通常叫起始晶粒度。奧氏體本質(zhì)晶粒度——當(dāng)鋼加熱至930℃和保溫足夠的時(shí)間所個(gè)有的奧氏體晶粒大小。它表示鋼的奧氏體晶粒在規(guī)定溫度下長(zhǎng)大的傾向。實(shí)際晶粒度——在交貨狀態(tài)下鋼的實(shí)際晶粒大小，及經(jīng)不同熱處理后，鋼和零件所得到的實(shí)際晶粒大小。鋼的晶粒度測(cè)定(參考YB27-77)第7頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)用比較法測(cè)定鋼的奧氏體(本質(zhì))晶粒度目前生產(chǎn)中，一般都采用比較法測(cè)定晶粒度，在用比較法測(cè)定時(shí)，應(yīng)遵循下面的評(píng)定原則：

a.試樣制好后，在100倍的顯微鏡下測(cè)定。其視場(chǎng)直徑為0.80mm。

b.測(cè)定時(shí)，首先在顯微鏡上作全面觀察，然后選擇晶粒度具有代表性的視場(chǎng)與標(biāo)準(zhǔn)中的1-8級(jí)級(jí)別圖相比較，確定試樣晶粒度的級(jí)別。

c.如果顯微鏡的放大倍數(shù)不是100倍時(shí)，仍可按標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級(jí)別圖測(cè)定其晶粒度，隨后根據(jù)所選用的倍數(shù)按表1換算成100倍時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)晶粒度級(jí)別。

d.標(biāo)準(zhǔn)圖可用帶8級(jí)晶粒度刻度毛玻璃屏為準(zhǔn)。鋼的晶粒度測(cè)定(參考YB27-77)第8頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月放大倍數(shù)粒度級(jí)數(shù)100-101234567891011125012345678------200----12345678--300-----12345678-400------12345678表1鋼的晶粒度測(cè)定(參考YB27-77)第9頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)用弦計(jì)算法測(cè)定鋼的晶粒度當(dāng)測(cè)量精度要求較高或當(dāng)晶粒為橢園形時(shí)，可采用弦計(jì)算法測(cè)定，此時(shí)應(yīng)遵守以下原則：

a.先進(jìn)行初步觀察，以選擇具有代表性的部位和適合的倍數(shù)，選擇倍數(shù)時(shí)，先用100倍，當(dāng)晶粒過(guò)大或過(guò)小時(shí)，可適當(dāng)調(diào)定顯微鏡的倍數(shù)，以在80mm直徑的視場(chǎng)內(nèi)不少于50個(gè)晶粒為宜。

b.將顯微圖象投影到毛玻璃屏上，計(jì)算被一條直線(xiàn)相交的晶粒數(shù)目，直線(xiàn)要有足夠的長(zhǎng)度，以便使被一條直線(xiàn)相交截的晶粒數(shù)不少于10個(gè)。

c.計(jì)算時(shí)，直線(xiàn)端部未被完全交截的晶粒應(yīng)以一個(gè)晶粒計(jì)算。

d.最少應(yīng)選擇三個(gè)不同部位的三條直線(xiàn)來(lái)計(jì)算相截的晶粒數(shù)。用相截的晶?？倲?shù)除以選用直線(xiàn)的總長(zhǎng)度(實(shí)際長(zhǎng)度以毫米計(jì))，得出弦的平均長(zhǎng)度(mm)。

e.用弦的平均長(zhǎng)度查表2確定鋼的晶粒度。

f.計(jì)算也可以在帶有刻度的目鏡上直接進(jìn)行。鋼的晶粒度測(cè)定(參考YB27-77)第10頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表２粒度號(hào)計(jì)算的晶粒平均直徑(mm)弦的平均長(zhǎng)度(mm)一個(gè)晶粒的平均面積(mm2)在1mm3內(nèi)晶粒的平均數(shù)量-31.0000.87511-20.7130.6500.52.8-10.5000.4440.25800.3530.3130.12522.610.2500.2220.06256420.1770.1570.031218130.1250.1110.015651240.0880.07830.00781144850.0620.05530.00390409660.0440.03910.001951158570.0300.02670.000983238180.0220.01960.000499268290.01560.01380.00024262144100.01100.00980.000122741458110.00780.00680.0000612107263120.00550.00480.0001316010518鋼的晶粒度測(cè)定(參考YB27-77)第11頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(3)測(cè)定非等軸晶粒時(shí)(扁園或伸長(zhǎng)的)，沿試樣的三軸線(xiàn)分別計(jì)算出各軸線(xiàn)方向每一毫米長(zhǎng)度的平均晶粒數(shù)目。每一軸線(xiàn)方向的平均晶粒靈敏，必須在不少于三條直線(xiàn)上求得。由試樣三個(gè)軸線(xiàn)方向得出的每一毫米長(zhǎng)度的平均晶粒數(shù)量值之積乘以晶粒扁園系數(shù)0.7，即可求出每1mm3內(nèi)的平均晶粒數(shù)。再查表2確定其晶粒度。式中：n——每1mm3內(nèi)平均晶粒數(shù)。

n1——a軸方向每一毫米長(zhǎng)度平均晶粒數(shù)。

n2——b軸方向每一毫米長(zhǎng)度平均晶粒數(shù)。

n3——c軸方向每一毫米長(zhǎng)度平均晶粒數(shù)。

0.7——晶粒扁園度系數(shù)。鋼的晶粒度測(cè)定(參考YB27-77)第12頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單相銅合金晶粒度的測(cè)定，通常用比較法，在有疑議時(shí)，可用直測(cè)計(jì)算法或面積計(jì)算法校準(zhǔn)。

(1)比較法

a.試樣制備好后，在放在100倍顯微鏡下進(jìn)行全面觀察，選好有代表性的視場(chǎng)與標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別圖比較，確定晶粒度，并且晶粒平均直徑(mm)表示。

b.若晶粒度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別范圍時(shí)，可在適當(dāng)倍數(shù)下進(jìn)行觀察，再與標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別圖比較，然后再材料表12-3換算成標(biāo)準(zhǔn)晶粒度。

c.若晶粒不均勻，如有一種晶粒在視場(chǎng)內(nèi)約占90%以上面積，則僅指出此種晶粒的晶粒度即可。否則，應(yīng)計(jì)算不同大小晶粒各占的面積百分比。單相銅合金晶粒度的測(cè)定(參考YB797-71)第13頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：(1)如在放大50倍時(shí)，晶粒度為0.040mm，則標(biāo)準(zhǔn)晶粒度為0.020mm。

(2)又如放大倍數(shù)為200時(shí)，粒度為0.013mm，則標(biāo)準(zhǔn)晶粒度為0.025mm。晶粒度數(shù)值(晶粒平均直徑，mm)放大倍數(shù)1234567891011121314152000.0050.0080.0100.0130.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0550.0650.0750.090100(標(biāo)準(zhǔn))0.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0450.0550.0650.0750.0900.1100.1300.1500.180500.0200.0300.0400.0500.0600.0700.0900.1100.3300.1500.1800.2200.2600.3000.360表3單相銅合金晶粒度的測(cè)定(參考YB797-71)第14頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)直接計(jì)算法將制備好的試樣，在適當(dāng)放大倍數(shù)下，進(jìn)行全面觀察，選好具有代表性的視場(chǎng)，投影到毛玻璃上或攝成照片。在其上沿三軸方向劃三條線(xiàn)段，并量出此線(xiàn)段總長(zhǎng)L(實(shí)際長(zhǎng)度，mm)再仔細(xì)數(shù)出被此線(xiàn)段所交截的晶粒(若線(xiàn)段兩端有未被完全截取的晶粒，則應(yīng)以一個(gè)晶粒計(jì)算)的總數(shù)目N(不應(yīng)少于100個(gè))。則得晶粒平均直徑：式中：V——放大倍數(shù)單相銅合金晶粒度的測(cè)定(參考YB797-71)第15頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(3)面積計(jì)算法在保證計(jì)算面積內(nèi)不少于50個(gè)晶粒的條件下，選好有代表性的視場(chǎng)，投影到毛玻璃上或攝成照片，在其上劃5000平方毫米的圓(也可小些)，然后數(shù)出在此圓內(nèi)晶粒數(shù)z，再數(shù)出被圓周所交截的晶粒度n。按下式計(jì)算出一個(gè)晶粒的平均面積a(mm)。式中：FK——圓的面積。

V——放大倍數(shù)。根據(jù)a值查表確定晶粒度。單相銅合金晶粒度的測(cè)定(參考YB797-71)第16頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月編號(hào)晶粒平均直徑d(mm)一個(gè)晶粒的平均面積a(mm)編號(hào)晶粒平均直徑d(mm)一個(gè)晶粒的平均面積a(mm)10.0100.0000785490.0650.00331820.0150.0001767100.0750.00441830.0200.0003142110.0900.00636240.0250.0004909120.1100.00950350.0300.0007069130.1300.0132760.0350.0009621140.1500.0176770.0450.001590150.1800.0254580.0550.002376單相銅合金晶粒度的測(cè)定(參考YB797-71)第17頁(yè)，課件共19頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．學(xué)習(xí)晶粒尺寸及其它組織單元長(zhǎng)度的基本測(cè)量方法。2．了解鋼和單相銅合金晶粒度測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)。二、實(shí)驗(yàn)器材帶毛玻璃投影屏的金相顯微鏡；物鏡測(cè)微尺；目鏡測(cè)微尺；供測(cè)量晶粒度用的單相銅合金和鋼樣品；供比較法評(píng)定用的單相