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实验一钢的奥氏体晶粒度的测定及评级方法摘要：本实验旨在通过显微镜观察和图像分析的方式测定一钢的奥氏体晶粒度，并采用标准评级方法对其进行评级。
实验结果表明，通过合理的样品制备和图像分析方法，可以准确测定奥氏体晶粒度，并通过评级方法将其进行评级。
引言：奥氏体晶粒度是金属材料中晶粒大小的衡量指标之一，对于材料的力学性能和耐热性能具有重要影响。
因此，测定和评级奥氏体晶粒度对于材料性能的研究和工程应用具有重要意义。
实验方法：1.样品制备选取一段一钢材料，先将样品磨平，并在样品表面涂抹腐蚀剂。
然后，使用电火花线切割机将样品切割成所需形状。
最后，使用金相切割机将样品用金相样品片尺寸切割成标准形状，并用细砂纸进行打磨，去除表面氧化层。
2.显微镜观察将样品片放置在显微镜台上，使用透射式显微镜观察样品表面奥氏体晶粒的形态和大小。
注意调节合适的亮度和对比度，以获得清晰的图像。
3.图像采集和处理使用数字相机或显微相机采集样品的显微镜图像，并导入计算机进行图像处理和分析。
使用图像处理软件测量奥氏体晶粒的尺寸和数量。
4.奥氏体晶粒度的测定通过图像分析软件，测定每个奥氏体晶粒的尺寸，并计算其平均晶粒尺寸。
可以使用线性拟合或直方图分析等方法进行晶粒尺寸的测定。
5.奥氏体晶粒的评级根据国际标准或相关材料研究的评级标准，将测得的奥氏体晶粒尺寸进行评级。
根据研究要求，可以分为优等级、良好级、及格级和不及格级等。
结果与讨论：经过以上实验步骤，获得了一钢材料的奥氏体晶粒的显微镜图像。
通过图像处理软件测定了奥氏体晶粒的尺寸，并计算得到其平均晶粒尺寸。
根据国际标准，将测得的奥氏体晶粒尺寸进行评级，并给予相应的等级。
结论：本实验通过显微镜观察和图像分析的方法准确测定了一钢材料的奥氏体晶粒大小，并根据评级标准对其进行了评级。
实验结果表明，通过合理的样品制备和图像分析方法，可以准确测定奥氏体晶粒度，并通过评级方法将其进行评级。
1.杨文宇，张书宇，李涵。
实验指导书实验一晶粒度的测定及评级方法一．实验目的1. 了解显示和测定钢的奥氏体晶粒度的方法，验证加热温度和保温时间对奥氏体晶粒大小影响的规律性；2.掌握钢铁材料晶粒度评级的实验技术。
二．晶粒度的显示及评级方法1. 晶粒度的定义及晶粒大小的显示方法在常规讨论中所提到的奥氏体晶粒度具有3个不同概念。
它们分别是，起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。
起始晶粒度是指：钢刚刚完成奥氏体化过程时所具有的的晶粒度；实际晶粒度，就是从出厂的钢材上截取试样所测得的某一种工艺条件下所获得的晶粒大小；而奥氏体本质晶粒度则是将钢加热到一定温度并保温足够时间后，所具有的奥氏体晶粒大小（目前有逐步取消这个概念的趋势）。
(大多数钢材的奥氏体只能在高温下存在，因此，要测定其大小。
通常须要采用下述方法，把高温A氏体的形貌固定并保留下来，以便在室温下评定钢中晶粒的大小) 。
借助金相显微镜来测定钢中的晶粒度，其显示方法有氧化法、网状铁素体法、网状珠光体（屈氏体）法、网状渗碳体法、渗碳法、淬硬法等几种：(1)氧化法氧化法就是利用奥氏体晶界容易氧化这个特点，根据沿晶界分布的氧化物来测定奥氏体晶粒的大小。
测定的方法是首先将试样的检验面抛光，随后将抛光面朝上置于炉中。
对碳素钢和合金钢，当含碳量小于或等于0.35％时，一般在900±10℃加热1h。
含碳量大于0.35％时，一般可在860±10℃加热1h，然后淬如冷水或盐水。
根据氧化情况，将试样适当倾斜8-15度进行研磨和抛光，直接在显微镜下测定奥氏体晶粒的大小，(抛光浸蚀后在过渡带内可以看到已氧化的原奥氏体晶界的黑色网络)，为了显示清晰，可用15％的盐酸酒精溶液进行侵蚀。
(2)网状铁素体法对于含碳量为0.25％～0.60％的碳素钢以及含碳量为0.25％～0.50％的合金钢来说，如无特殊规定，则其含碳量低于或等于0.35％的试样可在900±10℃加热，含碳量大于0.35％时，可在860±10℃加热。
晶粒尺度的测定及评级方法一、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。
1．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(如图12-1所示)。
图12-1 目镜和物镜测微尺的校正 图12-2 目镜测微尺的测量显示图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：0.01Y m mX⨯=格值例一：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100.010.00520m m⨯==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300.010.0130m m⨯==(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。
晶粒度评级一、引言晶粒度评级是材料科学领域中的一个重要分析手段，它对于材料的性能、结构和应用有着深远的影响。
通过晶粒度评级，我们可以了解材料的晶粒大小、分布以及形态，从而为材料的优化设计和应用提供有力支持。
本文将详细介绍晶粒度评级的原理、方法以及其在材料科学中的应用。
二、晶粒度评级的原理晶粒度评级是基于晶体材料的显微组织结构进行的。
晶体材料由大量的晶粒组成，晶粒的大小和形态直接影响材料的力学性能、物理性能和化学性能。
晶粒度评级就是通过观察和分析晶粒的大小、形态和分布，对材料的性能进行预测和评估。
三、晶粒度评级的方法1.金相显微镜观察法：这是最常用的晶粒度评级方法之一。
通过金相显微镜观察材料的显微组织，可以直接测量晶粒的大小，并对其进行评级。
这种方法简单易行，但精度相对较低。
2.电子背散射衍射法（EBSD）：这是一种基于电子背散射衍射技术的晶粒度评级方法。
通过EBSD技术，可以获得晶粒的取向分布和晶体学信息，从而更准确地评估晶粒度。
3.X射线衍射法：利用X射线衍射技术可以分析材料的晶体结构，并通过谢乐公式计算晶粒大小。
这种方法非破坏性，适用于大块材料和薄膜材料的晶粒度评级。
四、晶粒度评级在材料科学中的应用1.金属材料：在金属材料中，晶粒度对力学性能有显著影响。
通过晶粒度评级，可以优化金属材料的热处理工艺，提高其强度和韧性。
2.陶瓷材料：陶瓷材料的晶粒度影响其致密度、断裂韧性和耐磨性。
通过控制晶粒度，可以改善陶瓷材料的性能，拓展其应用领域。
3.半导体材料：在半导体材料中，晶粒度影响载流子的迁移率和器件的性能。
通过晶粒度评级，可以优化半导体材料的制备工艺，提高器件的性能和稳定性。
4.新能源材料：如锂离子电池、太阳能电池等新能源材料中，晶粒度对材料的电化学性能、光电转换效率等关键性能指标具有重要影响。
通过晶粒度评级，可以为新能源材料的性能优化提供指导。
五、结论晶粒度评级作为材料科学研究的重要手段，对于深入理解材料的组织结构与性能关系具有重要意义。
晶粒度评级标准晶粒度是指金属材料中晶粒的尺寸和形状。
晶粒度的大小和分布对材料的性能有着重要的影响。
在工程材料的生产和应用中，对晶粒度的评级标准具有重要意义。
本文将介绍晶粒度评级标准的相关内容，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
1. 晶粒度的评价方法。
晶粒度的评价方法主要有金相显微镜观察法、X射线衍射法、电子后向散射法等。
金相显微镜观察法是最常用的方法之一，它通过对金属试样进行金相显微镜观察，根据晶界的数量和形状来评定晶粒度。
X射线衍射法则是通过测定晶体的晶格常数来间接评定晶粒度。
电子后向散射法则是通过测定晶体中原子的位置和排列来评定晶粒度。
2. 晶粒度的评级标准。
晶粒度的评级标准通常包括了晶粒尺寸的范围和分布情况。
一般来说，晶粒度可以分为粗晶粒、中等晶粒和细晶粒三个等级。
粗晶粒是指晶粒尺寸较大的情况，一般对材料的强度和塑性有着不利影响。
中等晶粒是指晶粒尺寸适中的情况，这种情况下材料的性能一般处于平衡状态。
细晶粒是指晶粒尺寸较小的情况，这种情况下材料的强度和塑性往往会有所提高。
3. 影响晶粒度的因素。
晶粒度的大小和分布受到多种因素的影响，主要包括了材料的成分、热处理工艺、应力状态等。
材料的成分对晶粒度有着直接的影响，一般来说，含有大量合金元素的材料晶粒度较细。
热处理工艺也是影响晶粒度的重要因素，适当的热处理工艺可以使晶粒细化。
此外，材料在不同的应力状态下，其晶粒度也会有所变化。
4. 晶粒度评级标准的应用。
晶粒度评级标准在金属材料的生产和应用中具有重要的意义。
通过对材料晶粒度的评定，可以有效地指导材料的生产和加工工艺。
对于一些特定的工程材料，晶粒度的大小和分布也对其性能有着直接的影响。
因此，合理地制定晶粒度评级标准对于提高材料的性能和使用寿命具有重要意义。
5. 结语。
晶粒度评级标准是金属材料领域的重要内容，对于材料的生产和应用具有重要的指导意义。
通过对晶粒度的评定，可以有效地指导材料的生产和加工工艺，提高材料的性能和使用寿命。
金相组织分析晶粒度等级检测
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晶粒度是表示晶粒大小的一种尺度。
对钢来说，晶粒度一般是指奥氏体化后的实际晶粒大小，即钢材经过不同的热处理操作后冷却到室温下所得到的晶粒。
一般来说，在常温下使用的金属材料，晶粒越细，不仅温度、硬度越高，而且塑性、韧性也好。
方法类别测定方法
比较法通过与标准系列评级图对比来评定平均晶粒度
面积法
通过计算给定面积网格内的晶粒数N来测定晶粒度
截点法通过计数给定长度的测量线段(或网格)与晶粒边界相交截点数P来测定晶粒度
评级时，一般在放大100倍数的显微镜下，在每个试样检验面上选择三个或三个以上具有代表性的视场，对照标准评级图进行评定。
若具有代表性的视场中，晶粒大小均匀，则用一个级别来表示该种晶粒。
若试样中发现明显的晶粒不均匀现象，则应当计算不同级别晶粒在视场中各占面积的百分比，若占优势的晶粒不低于视场面积的90%时。
则只记录一种晶粒的级别指数，否则应当同时记录两种晶粒度及它们所占的面积，如6级70%-4级30%。
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。
学习利用物镜测微尺标定目镜测微尺和毛玻璃投影屏刻度格值。
通过它们间的关系到确定显微镜物镜和显微镜的线放大倍数。
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。
用直接计算法和弦计算法测量晶粒大小。
用比较法评定晶粒度级别。
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。
1.奥氏体晶粒度的显示钢在临界温度以上直接测量奥氏体晶粒大小比较困难的，而奥氏体在冷却过程中将发生相变。
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（4）网状渗碳体法适用于含碳量大于1.0%的过共析钢的奥氏体晶粒度。
方法是:将试样在930±10℃（或特定的温度）下加热保温40min以上（或特定的时间）后以缓慢的速度冷却冷却到600℃,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与大小。
经上述热处理的试样抛光后，应使用硝酸或苦味酸酒精溶液腐蚀。
图1 过共析钢的状渗碳体(×100)在经上述方法之一制备的金相试样上，即可进行奥氏体晶粒度的测定。
晶粒度检验
晶粒度是晶粒尺寸大小的量度，是金属材料的重要显微组织参量。
•晶粒度检验：借助金相显微镜测定钢中实际晶粒度和奥氏体晶粒度。
•晶粒度检验包括组织显示和晶粒度测定两部分。
•奥氏体晶粒度显示是晶粒度检验工作中的难点。
F钢与A钢的奥氏体晶粒度
形成及显示
对于铁素体钢
奥氏体晶粒的显示方法:
国家标准GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》规定可使用渗碳法、氧化法、铁素体网法、渗碳体网法、直接淬硬法、网状珠光体法、相关法、模拟渗碳法等。
1 渗碳法
适用范围：C≤0.25%的碳素钢及合金钢
具体步骤：
•将试样在930±10 o C渗碳、并保温6h，渗碳层
≥1mm，并使其表层有过共析成分。
•缓冷后在渗碳层的奥氏体晶界上析出渗碳体网。
•试样冷却后经磨制和腐蚀，显示出过共析区奥氏体晶粒形貌。
晶粒度的显示：由沉积在晶粒边界上的渗
碳体显示
浸蚀剂：1）3%-4%硝酸酒精溶液
2）5%苦味酸溶液
3）沸腾的碱性苦味酸钠水溶液
2 氧化法
适用范围：w(C)＝0.25%-0.60%的碳钢和合金钢
一般采用气氛氧化法，步骤如下：
•经抛磨（用400粒度或15цm）的试样抛光面朝上置于空气炉中加热（w(C) ≤0.35%时，加热温度900℃±10℃ ；
w(C)＞0.35% 时，加热温度为860℃±10℃），保温1h，然后水冷。
•根据氧化情况可将试样倾斜10o ~ 15o进行研磨和抛光，直接在显微镜上测定晶粒度。
也可在真空中加热并保温，空气中冷却或缓冷，使晶界氧化，同样进行上述处理后测定奥氏体晶粒大小的方法为真空法。
晶粒度显示:用15%盐酸酒精溶液
3 铁素体网法
适用范围：含碳量为0.25%-0.60%的碳素钢和合金钢。
具体步骤：
•对于（w(C)≤0.35%时，加热温度900℃±10℃ , w(C)＞0.35%时，加热温度为860℃±10℃）至少保
温30min，然后空冷或水冷。
•经磨制和侵蚀，显示出沿原奥氏体晶界分布的铁素
体网。
晶粒度显示:
•碳量较高的碳素钢和超过0.40%的合金钢，需调整冷却方式。
建议将试样在淬火温度下保持至少30min后使温度降至730℃±10℃，保温10min，然后淬油或淬水。
•试样再经磨制和侵蚀，显示出沿原奥氏体晶界分布的铁素体网。
•腐蚀剂：1）3%-4%硝酸酒精溶液
2）5%苦味酸酒精溶液。
4 渗碳体网法
适用范围：过共析钢（碳含量大于1%）。
处理步骤：
•试样一般在820℃±10℃下加热，并至少保温30min后随炉缓冷，便在奥氏体晶界上析出渗碳体网。
•试样磨制、侵蚀后，显示沿晶界析出渗碳体网的原始奥氏体晶粒形貌。
晶粒度显示:3%-4%硝酸酒精溶液
5%苦味酸酒精溶液。
5 直接淬硬法
适用范围：直接淬火硬化钢（碳＜1.0%的碳素钢合金钢）
处理步骤：
•C≤0.35%时，加热温度900℃±10℃，C＞0.35%时，加热温度为860℃±10℃；保温1h；淬火，得马氏体组织。
•试样经磨制和侵蚀后，便可显示出完全淬硬为马氏体的原始奥氏体晶粒形貌。
晶粒度显示：
方法1：腐蚀前在230℃±10℃回火15min，以改善对比度。
腐蚀剂：苦味酸1g、HCl（密度1.19)：5ml、
乙醇：95ml
方法2：试样为淬硬态或在530℃±10℃下回火。
腐蚀剂：饱和苦味酸水溶液加少量环氧乙烷聚合物。
6 网状珠光体法
适用范围：共析钢或共析成分附近的钢
处理步骤：
•适当的棒状样进行局部淬火，形成一不完全淬硬的小区域。
•磨制、侵蚀后，此区域内原奥氏体晶界将有少量的细珠光体呈网络，显示出原始奥氏体晶粒形貌。
晶粒度显示：
腐蚀剂：1）3%-4%硝酸酒精溶液
2）5%苦味酸酒精溶液
对于奥氏体钢
其奥氏体晶粒度取决于原热处理状态
其晶粒度显示：
•稳定材料：采用电解腐蚀法（试样为阳极、常温、体积分数为60%的浓硝酸水溶液为电解液）。
•不稳定材料：为避免敏化温度（480-700 ℃）析出硫化物，改善晶粒边界显现，建议用显示碳化物的腐蚀剂。
晶粒度的测定
GB/T6394-2002中规定测量平均晶粒度的方法有：比较法、面积法、截点法。
取样
•在交货状态材料上切取，数量及部位按相应标准或技术条件。
•切取试样要避开剪切、加热影响的区域。
•尺寸：圆形（直径）：10mm -12mm
•方形（边长）：10mm×10mm
•渗碳处理的钢材试样应去除脱碳层和氧化层
晶粒度的测定方法
1、比较法：与标准系列评级图对比来评定
平均晶粒度。
适用于有等轴晶粒的再结晶材料或铸态材料。
本标准有4个系列的标准评级图：
•Ⅰ.无孪晶晶粒（浅腐蚀）100倍；
•Ⅱ.有孪晶晶粒（浅腐蚀）100倍；
•Ⅲ.有孪晶晶粒（深腐蚀）75倍；
•Ⅳ.钢中奥氏体晶粒（渗碳法) 100倍。
•各级别的适用范围见下表：
表1 常用材料使用的标准系列图片系列图片号适用范围
Ⅰ1）铁素体钢的A晶粒（用氧化法、直接淬硬法、F网法、Fe3C网法及其他方法显示A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、超强合金
Ⅱ1）奥氏体钢的A晶粒（有孪晶的）
2）铁素体钢的铁素体晶粒有孪晶的）
3）镁和镁合金、镍和镍合金、锌和锌合金、超强合金
Ⅲ铜和铜合金
Ⅳ1）渗碳钢的A晶粒
2）奥氏体钢的A晶粒（无孪晶的）
晶粒度的评定：
1）放大倍数与标准评级兔相同时，直接比较。
2）当用其他放大倍数评级时，可对照表格：（基准放大倍数有75倍的、100倍的）
3）若用表格中亦无的放大倍数测量时，应按下式换算：G = G´+ 6.643 9lgM/M
b
式中：G—晶粒度级别
G´—评出的晶粒度级别
M —测评时的放大倍数
M
—基准放大倍数
b
对应晶粒度级别表
2、面积法：通过计算给定面积网格内晶粒数N来确定晶粒度级别。
晶粒数N的计算：
•用5000mm2的圆形网置于晶粒图形上；
•选放大倍数M使网内晶粒数为50个;
•计算落入数N
内和切割数N
交
，该面积内的晶粒数N
为：N= N
内+（N
交
/2）-1
计算试样检测面上每mm2内晶粒数n：
n = M2×N/A
式中：M—所用的放大倍数
N—放大M时，面积为A的网格内晶粒计数 晶粒度级别数：G=3.321 928lgn-2.954
3、截点法：统计给定长度的测试线段(或网格)与晶粒边界相交截点数P来确定晶粒度级别G。
有直线截点法和圆截点法.
非均匀等轴晶粒的各种组织应使用截点法
截点法的测定:
•测平均截距
•计算平均晶粒度级别G
测量网格:使用500mm测量网格
直线截点法:
•选择适当的网格长度及放大倍数,最少截50个点;•计点方法:终点接触到晶界计0.5,线段与晶界相切计1,与三晶粒汇合点重合计1.5;
•应选3至5个视场测量.
单圆截点法:
•试样不同位置晶粒度有明显差别时使用
•圆网格的周长通常为100mm、200mm、250mm
•选择合适的M，使每个圆周产生35个截点左右•网格通过三个晶粒汇合点时计2个截点
三圆截点法
晶粒度的数值表示
若用一个数表示，则这种晶粒度级别占90%以上。
若采用跨两个或三个级别的方式进行标记，则
晶粒度不均匀。
如7~8级或7~5级、前一个数字表示的晶粒度级别占晶粒的大多数，后一个数
字表示的晶粒度占晶粒的少数。
