晶粒度的测定方法

教你如何进行晶粒度分析

金属晶粒的尺寸(或晶粒度)对其在室温及高温下的机械性质有决定性的影响，晶粒尺寸的细化也被作为钢的热处理中最重要的强化途径之一。因此，在金属性能分析中，晶粒尺寸的估算显得十分重要。那么根据一张金相照片我们能从中得到哪些信息呢？

首先来看看这一段小视频

视频：晶粒度分析

一、晶粒度概述

晶粒度表示晶粒大小的尺度。金属的晶粒大小对金属的许多性能有很大影响。晶粒度的影响，实质是晶界面积大小的影响。晶粒越细小则晶界面积越大，对性能的影响也越大。对于金属的常温力学性能来说，一般是晶粒越细小，则强度和硬度越高，同时塑性和韧性也越好。

二、测定平均晶粒度的基本方法

一般情况下测定平均晶粒度有三种基本方法：比较法、面积法、截点法。具体如下

1、比较法：比较法不需计算晶粒、截矩。与标准系列评级图进行比较，用比较法评估晶粒度时一般存在一定的偏差(±0.5级)。评估值的重现性与再现性通常为±1级。

2、面积法：面积法是计算已知面积内晶粒个数，利用单位面积晶粒数来确定晶粒度级别数。该方法的精确度中所计算晶粒度的函数，通过合理计数可实现±0.25级的精确度。面积法的测定结果是无偏差的，重现性小于±0. 5级。面积法的晶粒度关键在于晶粒界面明显划分晶粒的计数

图：面积法

3、截点法：截点数是计算已知长度的试验线段（或网格）与晶粒界面相交截部分的截点数，利用单位长度截点数 来确定晶粒度级别数。截点法的精确度是计算的截点数或截距的函数，通过有效的统计结果可达到 ±0.25级的精确度。截点法的测量结果是无偏差的，重现性和再现性小于±0.5级。对同一精度水平，截点法由于不需要精确标计截点或截距数，因而较面积法测量快。

同心圆测量线（截点法）

三、金相图具体案例分析

以上只是大致的测定方法太过笼统，如果真的拿到一个具体的微观照片，我们该怎么做呢？下面我们来看一下具体操作与计算方法。

1、确定照片的放大率

先测量微观照片的尺寸，长度或宽度选择其一，然后测量出试样的实际长度或者宽度

金属平均晶粒度测定方法

1 范围

1.1 本标准规定了金属组织的平均晶粒度表示及评定方法。这些方法也适用晶粒形状与标准

系列评级图相似的非金属材料。这些方法主要适用于单相晶粒组织，但经具体规定后也适用

于多相或多组元和试样中特定类型的晶粒平均尺寸的测量

1.2 本标准使用晶粒面积、晶粒直径、截线长度的单峰分布来测定式样的平均晶粒度。这些

分布近似正态分布。本标准的测定方法不适用于双峰分布的晶粒度。双峰分布的晶粒度参见

标准E1181。测定分布在细小晶粒基体上个别非常粗大的晶粒的方法参见E930。

1.3本标准的测量方法仅适用平面晶粒度的测量，也就是试样截面显示出的二维晶度，不适

用于试样三维晶粒，即立体晶粒尺寸的测量。

1.4 试验可采用与一系列标准晶粒度图谱进行对比的方法或者在简单模板上进行计数的方

法。利用半自动计数仪或者自动分析晶粒尺寸的软件的方法参见E1382。

1.5本标准仅作为推荐 性试验方法，它不能确定受检材料是否接收或适合使用的范围。

1.6 测量数值应用SI单位表示。等同的英寸－英镑数值，如需标出，应在括号中列出近似

值.

1.7 本标准没有列出所有的安全事项。本标准的使用者英建立适合的安全健康的操作规范和

使用局限性。

1.8 章节的顺序如下： 章节 Number

范围 1

参考文献 2

术语 3

重要性和用途 4

使用概述 5

制样 6

测试 7

校准 8

显微照相的准备 9

程序比较 10 平面法（JEFFRIES） 11

普通截取法 12

海恩线截取法 13

圆形截取法 14

Hilliard 单环法 14．2

Abrams 三环法 14．3

统计分析 15

非等轴晶试样 16

含两相或多相及组元试样 17

报告 18

精度和偏差 19

关键词 20

附件

ASTM晶粒尺寸等级基础 附件A1

晶粒度各测量值之间的换算 附件A2

铁素体与奥氏体钢的奥氏体晶粒尺寸 附件A3

断口晶粒尺寸方法 附件A4

晶粒度的测定方法

晶粒度是指晶体内部的晶粒大小。晶粒度的测定方法对于材料的性能和品质有着重要的影响。下面将介绍几种常用的晶粒度测定方法。

1.金相显微镜法

金相显微镜法是最常用的晶粒度测定方法之一、该方法基于金相显微镜的原理，通过对材料进行金相切片和腐蚀处理，观察切面上晶粒的形貌和大小来确定晶粒度。该方法操作简便，适用于各种金属和合金材料的晶粒度测定。

2.显微照相法

显微照相法是通过显微镜和照相设备对材料的显微组织进行观察和记录，然后利用显微照片进行晶粒度测定。该方法可以对显微结构中的晶体进行精确的测量和分析，尤其适用于有细小晶粒的材料。

3.X射线仪测量法

X射线仪测量法是利用X射线衍射原理来测定晶粒度的方法。通过测量材料中的X射线衍射图样，利用布拉格方程计算晶格常数后，再结合织构测量等方法，可以推算出晶粒的尺寸和分布。该方法适用于晶粒在纳米到微米尺寸范围内的测定。

4.电子背散射法

电子背散射法是利用电子背散射器（EBSD）来测定晶粒度的方法。EBSD可以通过对材料表面的电子背散射信号进行采集和分析，来获得晶粒的晶格方位和形貌信息。该方法可以在纳米尺度下进行晶粒度测定，并可以对晶粒边界、晶胞取向和位错等进行研究。 5.中子衍射法

中子衍射法利用中子的原理和特性对材料的晶格结构和晶粒度进行测定。中子具有较好的穿透性和灵敏度，可以通过材料的散射响应来确定晶粒的大小和形貌。该方法适用于各种晶体材料，在晶体结构研究和材料科学领域有重要的应用价值。

综上所述，晶粒度的测定方法有金相显微镜法、显微照相法、X射线仪测量法、电子背散射法和中子衍射法等。不同方法适用于不同尺度和类型的晶体材料，可以根据需要选择合适的方法进行测定。这些方法的应用能够提供关于材料结构和性能的有价值的信息，对于材料研究和工程应用都具有重要意义。

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西安交通大学实验报告

课 程：金相技术与材料组织显示分析 实验 日期：年 月 日

专业班级： 组别 交报告日期： 年 月 日

姓 名： 学号 报 告 退 发： （订正、重做）

同 组 者： 教师审批签字：

实验名称：晶粒度样品的显示方法与晶粒度测定

实验目的：

1. 学习奥氏体晶粒度的显示方法

2. 熟悉奥氏体晶粒度的测定方法

实验设备：XJP—6A金相显微镜一台，T12钢试样，浸蚀剂

实验概述：

晶粒度是影响材料性能的重要指标，是评定材料内在质量的主要依据之一。对工程中的钢铁材料，在热处理加热和保温过程中获得奥氏体，其晶粒的大小影响着随后的冷却组织粗细。

1. 起始晶粒度是指钢铁完成奥氏体化后的晶粒度。

2. 实际晶粒度是指供应状态的材料和实际中使用零部件所具有某种热处理条件下的奥氏体晶粒度。

3. 本质晶粒度是指将钢加热到一定的温度下并保温足够的时间后具有的晶粒度。

实验内容：

1. 按实验指导书中表5-1中的配方配制好腐蚀剂。

2. 把样品轻度抛光，冲洗后用苦味酸腐蚀30s左右，再用镊子取出样品冲洗。

3. 上述第二步骤重复两到三次，再到金相显微镜下进行观察，拍照。

T12（780℃淬火）试样腐蚀后的组织示意图： 成绩 . '.

T12（780℃淬火）腐蚀剂：2%苦味酸

经比较法，样品的晶粒度级别为4级

简述晶粒度样品的制备方法：

1. 配置腐蚀剂，即2%苦味酸和4%硝酸溶液。

2. 将已制备好的金相样品进行细磨、抛光处理，使其观察表面光亮，无划痕。

3. 将抛光后的样品清洗后，观察面向上置在苦味酸中进行腐蚀。腐蚀时间约为30s左右。

4. 观察样品腐蚀情况，当表面局部颜色变黑时取出样品在清水中清洗干净。

5. 重复上述抛光腐蚀操作两到三次，之后拿到金相显微镜下进行观察。