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成绩：批阅人：批阅日期：材料制备与加工实验金属部分实验报告学号:姓名:班级:2021实验一 奥氏体晶粒度的测定 一、实验目的 1、熟悉奥氏体晶粒的显示和晶粒度的测定方法。
2、测定钢的实际晶粒度。
3、验证加热温度、保温时间对奥氏体晶粒长大的影响规律。
二、实验结果与分析1、测定奥氏体晶粒度的目的：（1）由于奥氏体晶粒的大小直接影响钢冷却后所得到的组织和性能。
因此通过对奥氏体 晶粒度的测定，可以对钢的有关性能做出评估。
（2）本质晶粒的测定。
其实质是测定钢加热及保温时晶粒长大的 ，为确定热处理的加热温度和保温时间提供依据。
以保证获得细小的奥氏体晶粒。
2、奥氏体晶粒大小对组织和性能有什么影响？列举显示奥氏体晶粒的方法。
3、写出奥氏体晶粒显示方法、显微组织并评级 (100×)。
（1）45钢860℃空冷，正火法 晶粒度级别 ；黑块为 ；白网为（2）40Cr 淬火+高温回火 热蚀法 晶粒度级别 ；黑网为 ；基体组织为（3）45钢850℃油淬，一端淬火法 晶粒度级别 ；黑网为 ；基体组织为4、将相关照片放在本部分，并依据国标判定晶粒度级别。
（题目4提交电子版报告）100× 100× 100×实验二碳钢及合金钢热处理组织的观察与分析一、实验目的1、观察分析片状、球状珠光体的形态，了解不同含碳量及不同温度处理时珠光体的形态特征。
2、观察并分析钢的贝氏体组织形态。
3、观察各类型马氏体的组织形态。
了解钢化学成分对马氏体形态与性能的影响。
熟悉回火对淬火钢组织及性能的影响。
二、实验结果与分析1、判断下列照片中的材料标识是否正确（括号中填是或否），如不正确，请填写正确的钢号（备注：均为退火态，4%硝酸酒精溶液浸蚀）。
08钢（）若否，为钢20钢（）若否，为钢45钢（）若否，为钢65钢（）若否，为钢2、依据下图碳钢退火态组织形貌，确定此碳钢的碳含量。
3、贝氏体是钢经奥氏体化后，过冷到中温区转变的产物，就其组织组成而言，仍然是与的混合物，但其金相形态与珠光体不同。
奥氏体晶粒氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方结构。
由于体积因素的限制（碳原子半径为0.077nm，而γ-Fe晶体结构的最大间隙即八面体间隙半径为0.053nm），碳在γ-Fe 中的最大固溶度只有2.11%（质量分数）。
[1]中文名奥氏体晶粒外文名austenite grain意义钢在奥氏体化时所得到的晶粒尺寸奥氏体晶粒度▪分类▪显示方法▪测定方法▪影响因素奥氏体晶粒(austenite grain)钢在奥氏体化时所得到的晶粒。
此时的晶粒尺寸称为奥氏体晶粒度。
分类奥氏体晶粒有起始晶粒、实际晶粒和本质晶粒3种不同的概念。
(1)起始晶粒。
指加热时奥氏体转变过程刚刚结束时的晶粒，此时的晶粒尺寸称为奥氏体起始晶粒度。
(2)实际晶粒。
指在热处理时某一具体加热条件下最终所得的奥氏体晶粒，其尺寸大小即为奥氏体实际晶粒度。
(3)本质晶粒。
指各种钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向，晶粒容易长大的称本质粗晶粒，晶粒不易长大的称本质细晶粒。
通常在实际金属热处理条件下所得到的奥氏体晶粒大小，即为该条件下的实际晶粒度，而一系列实际晶粒度的测得即表示出该钢材的本质晶粒度。
据中国原冶金工业部标准YB27—77规定，测定奥氏体本质晶粒度是将钢加热到930℃，保温3～8h后进行。
因此温度略高于一般热处理加热温度，而相当于钢的渗碳温度，经此正常处理后，奥氏体晶粒不过分长大者，即称此钢为本质细晶粒钢。
显示方法绝大部分钢的奥氏体只是在高温下才是稳定的。
因此欲测定奥氏体晶粒就得设法将高温状态奥氏体轮廓的痕迹在室温下显示出来，常用的显示奥氏体晶粒的方法可归纳为渗入外来元素法、化学试剂腐蚀法和控制冷却速度法3种。
(1)渗入外来元素法。
如渗碳法和氧化法，是利用奥氏体晶界优先形成渗碳体和氧化亚铁等组成物，形成网络显示出奥氏体轮廓。
渗碳法一般适用于不高于0.3%c的渗碳钢和含不高于0.6%c而含碳化物元素较多的其他类型钢。
氧化法却适用于任何结构钢和工具钢。
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。
奥氏体不锈钢晶粒度
【实用版】
目录
一、奥氏体不锈钢的晶粒度概念及影响因素
二、奥氏体不锈钢晶粒度的控制方法
三、奥氏体不锈钢通过热处理细化晶粒的实践
正文
一、奥氏体不锈钢的晶粒度概念及影响因素
奥氏体不锈钢的晶粒度是指在钢中奥氏体晶粒的大小。
晶粒度对不锈钢的性能有着重要的影响，晶粒越细，强度和韧性越高。
晶粒度的大小主要受以下因素影响：
1.加热温度与保温时间：加热温度越高，晶粒长大速度越快；保温时间越长，晶粒也容易长大。
2.加热速度：加热速度越快，过热度越大，有利于获得细小的起始晶粒。
3.钢的原始组织及成分：钢的原始组织越细，相晶界越多，有利于获得细晶粒组织；奥氏体中碳的质量分数增加，晶粒长大的倾向性也增加。
二、奥氏体不锈钢晶粒度的控制方法
为使奥氏体不锈钢晶粒不粗化，可以采取以下措施：
1.适当降低加热温度和保温时间，以保证工件完全热透并获得均匀奥氏体。
2.采用快速加热和短时间保温的方法，以获得细小的起始晶粒。
3.调整钢的原始组织和成分，以有利于获得细晶粒组织。
三、奥氏体不锈钢通过热处理细化晶粒的实践
奥氏体不锈钢通过热处理可以实现晶粒的细化。
热处理的方法主要是固溶处理，即将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
简述对钢进行加热时奥氏体晶核的形成过程加热钢材时，会出现奥氏体晶核的形成过程。
奥氏体晶核的形成是钢材加热过程中的一种重要现象，它直接影响到钢材的性能和结构。
下面将详细描述钢材加热时奥氏体晶核形成的过程。
钢材加热过程中，温度的升高会导致晶粒的生长与晶界的迁移。
当钢材温度达到一定程度时，晶界会出现扩散和迁移，晶界上的原子会重新排列，形成新的晶界结构。
这个过程被称为晶界重构。
晶界重构过程中，晶界附近的原子会发生扩散，相邻的晶粒也会相互吸引。
当温度继续升高，晶界附近的原子会在晶界处形成一个新的晶核。
这个新的晶核就是奥氏体晶核。
奥氏体晶核的形成是一个动态的过程。
随着钢材温度的进一步升高，奥氏体晶核会逐渐增多并扩散到整个钢材中。
同时，原本存在的其他相也会发生相变，逐渐转化为奥氏体。
奥氏体晶核的形成过程与钢材的成分有关。
不同成分的钢材在加热过程中会出现不同的相变行为。
例如，含碳量较高的钢材在加热过程中容易形成大量的奥氏体晶核，而含碳量较低的钢材则相对较少。
此外，其他合金元素的存在也会对奥氏体晶核的形成产生影响。
奥氏体晶核的形成过程还受到加热速率的影响。
加热速率越快，晶界重构和奥氏体晶核的形成速度就越快。
这是因为加热速率的增加会加快晶界附近原子的扩散速度，使晶界重构过程加快。
总结起来，钢材加热过程中奥氏体晶核的形成是一个复杂的动态过程。
它受到钢材成分、加热温度和加热速率等因素的影响。
了解奥氏体晶核的形成过程对于钢材的热处理和性能改善具有重要意义。
通过控制加热条件和合理选择钢材成分，可以有效地控制奥氏体晶核的形成，从而获得理想的钢材性能。
加热温度对管线钢奥氏体晶粒尺寸和Nb固溶的影响张志波1，2） 刘清友2） 张晓兵3） 孙新军2） 项金钟1）（1．云南大学物理科学技术学院，云南昆明 650091；2．钢铁研究总院结构材料研究所，北京100081;3．江苏沙钢集团有限公司技术中心，江苏 215625）摘要：对X70管线钢的原始奥氏体晶粒尺寸随加热温度的变化情况进行了研究，通过淬火后回火测硬度的方法来分析在加热过程中铌的固溶情况。
结果表明，随着加热温度的升高，原始奥氏体晶粒尺寸逐渐增大，并在1200℃附近出现粗大晶粒，而钢中的铌在1150℃左右已基本固溶，由此对此种管线钢在控轧控冷工艺中加热温度的选择进行了探讨。
关键词：加热温度，管线钢，晶粒尺寸，固溶中图分类号：TG142.41 文献标识码：A 文章编号：Effect of Heating Temperature on Prior-austenite Sizeand the Solution of Nb in a Pipeline SteelZHANG Zhi-bo1,2), LIU Qing-you2), ZHANG Xiao-bing3) , SUN Xin-jun2), XIANG Jin-zhong1)(1.School of Physical Science and Technology, Yunnan University, Yunnan Kunming 650091;2. Institute for Structural Materials of CISRI, Beijing 100081;3.Technical Center, Jiangsu Shagang Group CO.,LTD., Jiangsu 215625)Abstract: Effect of heating temperature on prior-austenite size of X70 pipeline has been studied by quenching and tempering experiments, and the solution of Nb has been analyzed. The results showed that the prior-austenite size increased with increasing the heating temperature, and coarsening grains were found around 1200℃, Nb has dissolved around 1150℃.In addition, the option of heating temperature for controlled rolling and cooling was discussed.Key words: heating temperature pipeline grain size solution在高韧性管线钢生产中，铸坯的加热温度是轧制工艺中主要的控制参数之一。
实验一钢的奥氏体晶粒度的测定一、实验目的1、学会用各种腐蚀法显示钢的奥氏体晶粒；2、。
熟悉测定钢的奥氏体晶粒度的方法。
二、奥氏体晶粒度的概述奥氏体晶粒按其形成条件不同，通常可分为起始晶粒，实际晶粒与本质晶粒三种，它们的大小分别称为起始晶粒度、实际晶粒度与本质晶粒度。
（一）起始晶粒度在临界温度以上，奥氏体形成过程刚刚结束时的晶粒尺寸，称起始晶粒度。
（二）实际晶粒度在热处理（或热加工）的某一具体加热条件下所得到的奥氏体晶粒的大小称为实际晶粒度。
奥氏体转变终了后，若不立即冷却而在高温停留，或者继续升高加热温度，则奥氏体将长大。
因为上述过程在热处理时是不可避免的，所以奥氏体开始冷却时的晶粒（实际晶粒度）总要比起始晶粒大。
（三）本质晶粒度把钢材加热到超过临界点以上的某一特定温度，并保温一定时间（通常规定为930℃保温8小时），奥氏体所具有晶粒大小称为奥氏体本质晶粒度。
选用930℃是因为对于一般钢材来讲，不论进行何种热处理，如淬火、退火、正火、渗碳等，加热温度都在930℃以下。
如果在930℃保温8小时后，奥氏体晶粒几乎不长大，则在热处理过程中就不会出现粗大的奥氏体晶粒。
本质晶粒度即标志着在上述特定温度范围内，随着温度的升高，奥氏体晶粒的长大倾向：奥氏体晶粒显著长大的钢（得到奥氏体晶粒度为1一4级），定为本质粗晶粒钢；奥氏体晶粒长大不显著的钢（得到的奥氏体晶粒度为5一8级），定为本质细晶粒钢。
必须指出，本质晶粒度只是反映了930℃以下奥氏体晶粒长大倾向。
超过930℃后，本质细晶粒钢的奥氏体实际晶粒度很可能比本质粗晶粒钢的实际晶粒度还粗。
三、奥氏体本质晶粒度的显示方法钢在临界温度以上直接测量奥氏体晶粒大小一般是比较困难的，而奥氏体在冷却过程中又将发生相变。
因此如何在室温下（即在冷却转变后）显现出奥氏体晶粒的大小，就是需要解决的问题。
通常可采用以下几种方法来测定钢的晶粒度[3]。
（一）渗碳法适用于测定渗碳钢的本质晶粒度。
实验一钢的奥氏体晶粒度与加热温度的关系一、实验目的1、了解测定奥氏体晶粒度的常用方法。
2、掌握用氧化法或直接腐蚀法显示钢的奥氏体晶粒及用比较法评定晶粒度。
3、研究加热温度对奥氏体晶粒大小的影响。
二、实验原理钢材加热到相变温度（临界点A C1或A C3、A Cm）以上，形成奥氏体组织。
由于钢种、加热温度和保温时间等因素的不同，所得到的奥氏体晶粒大小也不相同。
奥氏体晶粒大小可用晶粒直径（d）或单位面积中晶粒数（n）等方法表示。
为了方便，生产上多采用晶粒度来表示晶粒大小。
奥氏体晶粒的级别G与晶粒大小的关系是：n=2G-1式中n——放大100倍时每平方英寸（645mm2）面积内的平均晶粒数目。
根据奥氏体形成过程和晶粒长大的不同情况，奥氏体晶粒度分为起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。
起始晶粒度系指奥氏体刚形成时晶粒的大小；实际晶粒度是钢材在某一具体热处理加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小；而本质晶粒度则是表示晶粒大小的一种尺度，对钢来说，如不特别指明，晶粒度一般是指奥氏体化后的实际晶粒度。
而实际晶粒度主要受加热温度和保温时间的影响。
加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越易长大粗大。
生产实践表明，钢材加热时形成的奥氏体晶粒大小，对冷却转变及对钢的力学性能与工艺性能均有很大影响。
例如粗大的奥氏体晶粒冷却后获得粗大的转变产物，这种产物的塑性与韧性比细小的奥氏体晶粒转变产物差，而且其屈服点亦较细小奥氏体晶粒转变者为低。
如果奥氏体晶粒过分粗大，钢件在淬火时还易于变形和开裂。
高碳钢加热时，如形成粗大的奥氏体晶粒，淬火后残余奥氏体将增多，致使刀具的硬度和耐磨性能降低。
另外，细晶粒度的板材易于冲压加工，可获得表面光洁的冲压件，而粗晶粒的板材冲压时容易开裂，冲压成型后的表面亦比较粗糙。
晶粒度是表示材料性能的重要指标，是评定钢材质量的主要依据之一，所以生产中常需测定奥氏体晶粒大小，以保证产品质量。
钢中晶粒度的测定分为本质晶粒度和实际晶粒度的测定。
实验一 金属平均晶粒度的测定一、实验目的及要求1．掌握常见钢铁及有色金属材料的晶粒度显示方法。
2．掌握常见钢铁及有色金属材料的晶粒度测定方法。
二、实验原理（一）试样的制备测定晶粒度的试样应在原材料（交货状态）截取，数量及取样部位按标准技术条件规定尺寸： 圆形：Φ10～12㎜方形：10×10㎜注意：试样不允许重复热处理。
渗碳处理的钢材试样应去除脱碳层和氧化皮。
（二）晶粒度显示方法（铁素体钢奥氏体晶粒度的显示）1.渗碳法：930±10℃，保温6h ，渗层1㎜以上。
制样，浸蚀，以网状Fe 3C Ⅱ显示A 晶粒度。
2.网状F 法：适用于含碳量0.25～0.60%的碳钢和0.25～0.50%的合金钢，进行正火处理后，以F 网显示A 。
3.氧化法: 适用于含碳量0.35～0.60%的碳钢和合金钢，抛光后磨面向上，在860±10℃加热1h ，淬水，精抛，用15%盐酸酒精浸蚀，以晶界氧化为准。
4.直接淬火法：碳含量小于或等于0.35%的试样，900±10℃加热1h ；碳含量大于0.35%的试样，860±10℃加热1h ，水冷550℃回火1h ，磨制后用苦味酸水溶液加少量环氧乙烷聚合物显示A 晶粒度。
5.网状渗碳体法：过共析钢在820±10℃加热保温0.5h 缓冷，以Fe 3C Ⅱ显示A 晶粒度。
6.网状T 法：不易显示的T8钢，不完全淬火。
A 钢晶粒度显示（指不锈钢、耐热钢）：①20ml 盐酸+20ml 水+5g 硫酸铜或王水②电解腐蚀：10%的草酸水溶液电解，阴极不锈钢，阳极接试样，电压2V ，时间1～2min 。
（三）A 晶粒度的测定方法奥氏体晶粒度的显示方法有多种。
仅介绍三种。
1.比较法：适合等轴晶粒。
①放大100×；②视场直径0.8㎜；③选择3～5个有代表的视场；④90%的晶粒和标准图相似；⑤若发现视场中晶粒不均匀时，应全面观察，属于个别现象不予计算，如较为普遍，则分别评定，如6级70%～4级30%。
实验一 奥氏体的组织观察及奥氏体晶粒度测定一、 实验目的1.了解显示奥氏体晶粒的腐蚀方法；2.掌握奥氏体的典型组织特征及亚结构；3.研究加热温度对奥氏体晶粒的影响；4.应用软件测定奥氏体的晶粒度。
二、 实验原理钢加热到相变温度（临界点Ac1、Ac3、Accm ）以上形成奥氏体组织。
奥氏体是碳在γ-Fe 中的间隙固溶体，具有面心立方结构。
溶Ｃ的位置主要是在八面体的晶格中心及棱边中点。
由于体积因素的限制，碳在γ-Fe 中的最大固溶度只有2.11%（重量）。
奥氏体的面心立方结构使其具有高的塑性和低得屈服强度，在相变过程中容易发生塑性变形，产生大量的位错或出现孪晶，从而造成相变硬化和随后的再结晶、高温下晶粒的反常细化以及低温下马氏体相变的一系列特点。
奥氏体的显微组织有两个特点：1）显微组织呈等轴多边形结构，且每三个晶粒的角度大致是120°，因为这样才能保证奥氏体处于能量最稳定的状态。
2）在奥氏体的组织中出现孪晶，主要是由于存在热应力导致相变过程中发生塑性变形的结果。
在铁碳合金中，奥氏体只在A 1温度以上才稳定，因此只有用高温显微镜才能观察图1 奥氏体的典型显微组织到它那等轴状的、并带有以{111}面为孪生面的孪晶晶粒组织。
但如果加入足够的合金元素，如锰、镍、钴等元素，会大大的扩大γ相区，可以使奥氏体在室温下稳定，因此对于某些合金钢，在常温下就可以直接观察到奥氏体的组织结构。
奥氏体的成分和晶粒大小对于它向其它组织转变得动力学影响很大，从而对钢的性能也有很大的影响。
奥氏体是在加热过程中形成的，因此钢的成分、加热温度和保温时间不同，从而会造成加热转变后的奥氏体晶粒大小有所差别，从而对材料的性能产生重要的影响。
因此了解奥氏体晶粒大小的控制是一个非常重要的内容。
三、实验内容及步骤本次实验旨在观察奥氏体组织的典型结构特征，了解奥氏体晶粒大小对于材料性能的影响。
1）制备试样根据实验条件和实验要求，选用1~2种钢材按标准制备和腐蚀试样。
原奥氏体晶粒度
摘要：
1.奥氏体晶粒度的定义
2.奥氏体晶粒度的影响因素
3.奥氏体晶粒度的测量方法
4.奥氏体晶粒度对材料性能的影响
5.结论
正文：
一、奥氏体晶粒度的定义
奥氏体晶粒度是指在金属材料中，奥氏体晶粒的尺寸。
奥氏体是钢铁等合金中常见的一种组织形态，其晶粒度对材料的性能有着重要的影响。
二、奥氏体晶粒度的影响因素
奥氏体晶粒度的大小受多种因素影响，主要包括：
1.冷却速度：冷却速度越快，晶粒度越小。
2.温度：温度越高，晶粒度越大。
3.合金元素：某些合金元素，如铬、钼等，可以细化晶粒。
4.碳当量：碳当量越高，晶粒度越大。
三、奥氏体晶粒度的测量方法
常用的测量奥氏体晶粒度的方法有：
1.光学显微镜法：通过观察金相试片在光学显微镜下的晶粒形态，来测量晶粒度。
2.扫描电子显微镜法：通过扫描电子显微镜观察晶粒边界，来测量晶粒度。
四、奥氏体晶粒度对材料性能的影响
奥氏体晶粒度对材料的性能有重要影响，主要表现在：
1.强度：晶粒度越小，材料的强度越高。
2.韧性：晶粒度越小，材料的韧性越低。
3.疲劳性能：晶粒度越小，材料的疲劳性能越好。
4.耐蚀性：晶粒度越小，材料的耐蚀性越差。
钢热处理工艺中奥氏体晶粒大小及影响因素提示：1．奥氏体晶粒度奥氏体的晶粒大小将直接影响钢在热处理以后的组织和性能，也是评定热处理加热质量的重要参数。
奥氏体晶粒大小用晶粒度指标来衡量，晶粒度是指将钢加热到一定温度，保温一定时间后所获得的奥氏体晶粒大小。
国家标准将晶粒度级别分为8级，如图4-4所示。
图4-4 钢的标准晶粒度等级图钢在加热到相变点以上时1．奥氏体晶粒度奥氏体的晶粒大小将直接影响钢在热处理以后的组织和性能，也是评定热处理加热质量的重要参数。
奥氏体晶粒大小用晶粒度指标来衡量，晶粒度是指将钢加热到一定温度，保温一定时间后所获得的奥氏体晶粒大小。
国家标准将晶粒度级别分为8级，如图4-4所示。
图4-4 钢的标准晶粒度等级图钢在加热到相变点以上时，刚形成的奥氏体晶粒都很细小，称为起始晶粒。
如果继续升温或保温，将引起奥氏体晶粒长大。
不同的钢在规定的加热条件下，奥氏体晶粒的长大倾向不同，如图4-5所示。
从奥氏体晶粒长大的连续性来看有两种情况：一种是随加热温度升高晶粒容易长大，这种钢称为本质粗晶粒钢；另一种是随加热温度升高晶粒长大很缓慢，可一直保持细小晶粒，只有加热到更高温度时，晶粒才迅速长大，这种钢称为本质细晶粒钢。
图4-5 奥氏体晶粒长大倾向示意图钢中奥氏体晶粒的大小直接影响到冷却后的组织与性能。
实际中奥氏体的晶粒越细小，冷却后钢的组织也越细小，其强度、塑性、韧性等力学性能越好，因此，在选用材料和热处理工艺上，获得细小的奥氏体晶粒，对工件使用性能和质量都具有重要意义。
2．影响奥氏体晶粒大小的因素(1)加热温度和保温时间奥氏体起始晶粒是很细小的，随着加热温度升高，奥氏体晶粒逐渐长大，晶界总面积减少，系统能量降低。
所以加热温度越高，在高温下保温时间越长，越有利于晶界总面积减少，导致奥氏体晶粒越粗大。
(2)加热速度。
在连续升温加热时，奥氏体化过程是在一个温度区间内完成的。
加热速度越快，转变的温度区间越高，原子的活动能力越强，形核率越大，有利于获得细小奥氏体晶粒。
实验一钢的奥氏体晶粒度与加热温度的关系一、实验目的1、了解测定奥氏体晶粒度的常用方法。
2、掌握用氧化法或直接腐蚀法显示钢的奥氏体晶粒及用比较法评定晶粒度。
3、研究加热温度对奥氏体晶粒大小的影响。
二、实验原理钢材加热到相变温度（临界点A C1或A C3、A Cm）以上，形成奥氏体组织。
由于钢种、加热温度和保温时间等因素的不同，所得到的奥氏体晶粒大小也不相同。
奥氏体晶粒大小可用晶粒直径（d）或单位面积中晶粒数（n）等方法表示。
为了方便，生产上多采用晶粒度来表示晶粒大小。
奥氏体晶粒的级别G与晶粒大小的关系是：n=2G-1式中n——放大100倍时每平方英寸（645mm2）面积内的平均晶粒数目。
根据奥氏体形成过程和晶粒长大的不同情况，奥氏体晶粒度分为起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。
起始晶粒度系指奥氏体刚形成时晶粒的大小；实际晶粒度是钢材在某一具体热处理加热条件下所得到的奥氏体晶粒大小；而本质晶粒度则是表示晶粒大小的一种尺度，对钢来说，如不特别指明，晶粒度一般是指奥氏体化后的实际晶粒度。
而实际晶粒度主要受加热温度和保温时间的影响。
加热温度越高，保温时间越长，奥氏体晶粒越易长大粗大。
生产实践表明，钢材加热时形成的奥氏体晶粒大小，对冷却转变及对钢的力学性能与工艺性能均有很大影响。
例如粗大的奥氏体晶粒冷却后获得粗大的转变产物，这种产物的塑性与韧性比细小的奥氏体晶粒转变产物差，而且其屈服点亦较细小奥氏体晶粒转变者为低。
如果奥氏体晶粒过分粗大，钢件在淬火时还易于变形和开裂。
高碳钢加热时，如形成粗大的奥氏体晶粒，淬火后残余奥氏体将增多，致使刀具的硬度和耐磨性能降低。
另外，细晶粒度的板材易于冲压加工，可获得表面光洁的冲压件，而粗晶粒的板材冲压时容易开裂，冲压成型后的表面亦比较粗糙。
晶粒度是表示材料性能的重要指标，是评定钢材质量的主要依据之一，所以生产中常需测定奥氏体晶粒大小，以保证产品质量。
钢中晶粒度的测定分为本质晶粒度和实际晶粒度的测定。
晶粒度的测定包括两个步骤，即晶粒的显示和晶粒尺寸的测定或评级。
晶粒的显示是晶粒测定的先决条件，常用的显示方法如下。
（一）奥氏体晶粒的显示1、奥氏体本质晶粒的显示奥氏体本质晶粒度是指在930±10℃，保温一定时间后的奥氏体晶粒大小，本质晶粒度可以反映奥氏体晶粒长大倾向，根据它能正确估计零件经过热处理后晶粒的大小，从而评定零件的力学性能。
故在生产中常需要测定奥氏体本质晶粒度。
由于奥氏体在冷却过程中可能已发生相变，冷至室温时已不再是奥氏体组织，为显示处原奥氏体晶界，需采取以下一些方法。
(1) 渗碳法渗碳体显示奥氏体晶粒，广泛应用于渗碳钢或含碳量≤0.6%的其它类型的钢种。
本法系采用渗碳热处理方法，提高试样表面的含碳量，渗碳后的试样表层为过共析成分。
试样在渗碳后缓慢冷却过程中，先共析的渗碳体优先沿原奥氏体晶粒边界析出，勾划出了奥氏体晶粒。
为了在黑灰色珠光体组织的背景上显露出亮的碳化物（渗碳体）网，常选用下列浸蚀剂腐蚀试样。
1）3%～4%硝酸酒精溶液，晶界呈现白色网状碳化物。
2）5%苦味酸酒精溶液，晶界亦呈现白色网状碳化物。
3）沸腾的碱性苦味酸钠水溶液：苦味酸2g、氢氧化钠25g、水100mL，腐蚀时间为10～25min，晶界网状碳化物呈现黑色。
本方法对碳化物形成元素过多的钢，由于难以形成完整的碳化物网络，故不宜采用。
(2) 氧化法将预测晶粒度的钢试样，加热到奥氏体状态，保温一定时间，使试样表面受到氧化，由于晶界比晶内具有根大的化学活性，故奥氏体晶界较晶粒内部更易于氧化。
适当地保温可使晶界发生氧化，而晶粒内部不受影响，故使奥氏体晶粒得以清晰地显示，氧化法主要有气氛氧化法和熔盐氧化腐蚀法，其中以气氛氧化法较为简便，应用最多。
1）气氛氧化法。
将试样两段面先用细砂纸磨光和抛光制成金相试样，然后将试样的抛光面向上装入预先加热到860±10℃的具有氧化性气氛炉中（普通空气炉）加热，并在该温度保温1h。
试样在加热和保温过程中暴露氧化，待试样保温后出炉水冷。
水冷是为了避免铁素体呈块状析出，以防铁素体晶界与奥氏体晶界相混淆，造成误评。
再将水冷后的试样仔细研磨和抛光，使晶粒表面的氧化膜几乎完全磨去，而晶界处的氧化物只部分被磨掉，在显微镜下，借助晶界处的黑色氧化物即可显示出高温时的奥氏体晶粒大小。
如用15%盐酸酒精溶液或2%～4%硝酸酒精溶液浸蚀试样磨面，则所形成的黑灰色网络将显露得到更为清楚。
选择试样的奥氏体晶界轻微氧化或轻度脱碳区域观察晶粒度时，沿氧化了的奥氏体晶界形成槽形凹沟，可在显微镜下清晰地聚焦成线状，它与真实的奥氏体本质晶粒度最为接近。
奥氏体晶粒显示的结果是否清晰准确，关键在于试样冷却后的研磨与抛光。
研磨过少，只能看到氧化膜而看不到晶界，研磨过多，则可能将氧化晶界全部磨掉，这样就无法观测奥氏体晶粒大小，因此应严格控制研磨量。
此法的缺点是所显示的往往为保温初期的奥氏体晶粒大小。
2）熔盐氧化腐蚀法。
将制备好的金相试样，放入预先加热至930±10℃不氧化的碳酸钠盐浴、硼砂槽或其它盐浴中加热，保温3h后，再转入成分为BaCl2 1/3+NaCl 1/3+CaCl 1/3(重量比)未经脱氧的盐浴中进行腐蚀，腐蚀温度为930±10℃，腐蚀时间为2～5min，腐蚀后的试样在煤油后的试样在煤油中冷却，然后用冷水洗净、酒精冲洗吹干，经适宜的抛光，在显微镜下放大100倍进行观察。
如氧化网络不清晰时，可用4%苦味酸酒精溶液浸蚀。
氧化法适用于显示各种钢的奥氏体本质晶粒度、尤以中碳钢及中碳合金钢为宜。
(3) 网状铁素体法此方法仅适用于亚共析钢，对中碳调质碳素钢较为合适，而对某些亚共析合金钢，即使在很小的冷却速度下，铁素体也不呈网状，故此法不宜选用。
将欲测试样加热含C%≤0.35时为900±10℃，保温300min，当C%＞0.35时，为860±10℃，保温30min水冷或空冷，在冷却过程中，当通过临界温度区域时，先共析铁素体优先沿奥氏体晶粒边界析出，呈网状分布，晶粒内部为珠光体。
除去试样表面层，根据围绕在奥氏体晶粒周围的网状铁素体测定钢的本质晶粒度。
对接近共析成分的亚共析钢，在奥氏体化后，可预先缓慢冷却至700～730℃，等温保持十几分钟后在空冷到室温，也可得到明显的铁素体网。
网状铁素体法显示奥氏体晶粒的浸蚀剂，可采用3%～4%硝酸酒精溶液或苦味酸酒精溶液，腐蚀后晶界呈白色网状铁素体。
冷却速度是决定铁素体网勾划出奥氏体晶界质量好坏的关键，如果冷却速度过快，铁素体网未能布满奥氏体晶界，易产生奥氏体晶粒过大的错觉；若冷却太慢，铁素体堆积成块状，也难以显示出奥氏体晶界。
所以对不同钢种的冷却速度，应通过多次试验选择确定。
(4) 网状渗碳体法适用于过共析钢的奥氏体晶粒的显示。
将试样加热到820±10℃，保温30～60min后，炉冷到600℃（冷却速度约80～100℃/h）出炉，以保证渗碳体呈网状分布。
除去试样表面氧化层，制成金相试样，用3%～4%硝酸酒精溶液或苦味酸酒精溶液浸蚀，此时晶界网状碳化物呈现白色。
根据碳化物沿奥氏体晶界析出的网络。
测定钢的奥氏体晶粒度，晶粒内部是珠光体。
(5) 网状珠光体法（一端淬火法）适用于淬透性较低的碳素钢和低合金钢以及不能获得完整铁素体或渗碳体网的钢。
如含碳量接近共析成分的钢。
实验时，可采用Φ20mm×40mm的圆柱形试样，现将试样加热到900±10℃，保温1h，然后自炉中取出，一端淬入水中冷却（约入水1/3～2/5长度），冷却时不要上下运动，只可水平移动；试样另一端在空气中冷却。
由于试样从下端之上端冷却速度逐渐减小，因而沿轴向的组织依次由马氏体向珠光体过渡。
经过这样处理的试样，沿纵向磨去约2～3mm厚以后，制成金相试样，在淬硬与未淬硬的过渡区，则可以找到黑色屈氏体优先沿奥氏体晶界析出的区域。
在屈氏体网所包围的内部则为灰白色的马氏体。
根据黑色屈氏体网，可以测定钢的晶粒度，所用浸蚀剂与网状铁素体法相同。
(6) 化学试剂腐蚀法此方法分为直接腐蚀法和马氏体腐蚀法。
1）直接腐蚀法。
将试样加热到900±10℃，保温1h后水冷淬火，获得马氏体和贝氏体组织，有的钢种还需经过一定温度的回火。
除去试样表面脱碳层和氧化层，制成金相试样，选用具有强烈选择性腐蚀的腐蚀剂浸蚀，使原奥氏体组织晶界变黑，而基体组织腐蚀轻微，从而直接显现奥氏体晶粒。
本法适用于合金化高的能直接淬硬的钢，如高淬透性的铬镍钼钢等。
直接显现奥氏体晶界的腐蚀剂成分与使用条件是：①含有0.5%～1%烷基苯碘酸钠100mL饱和苦味酸水溶液（亦可用合成洗衣粉代替烷基苯磺酸钠）；浸蚀时间依温度不同（20～70℃），可选用0.5min至3h，由试验确定。
如再向此腐蚀剂中加少量医用消毒剂新洁尔灭，则能更好控制腐蚀，使样品更加清晰。
②含有0.1～0.15g十二醇硫酸钠的100mL饱和苦味酸水溶液，加热到30℃，浸蚀约100min即可。
上述两种腐蚀剂都可抑制马氏体组织出现，促使奥氏体晶界的显示。
采用直接腐蚀法显示奥氏体晶粒的常用钢种热处理工艺列于表1-1。
表1-1 直接显示奥氏体晶粒的热处理工艺2）马氏体腐蚀法。
适用于淬火是得到马氏体的钢。
先将试样加热到930℃，保温3h后淬火得到马氏体，然后再进行150～250℃，15min短时间回火，以增加衬度，选用适当腐蚀剂浸蚀。
由于原始奥氏体各晶粒位向不同，则各晶粒间马氏体被腐蚀的深浅亦不同。
借此衬度颜色差异而显示出奥氏体晶粒大小，为得到清晰的组织，可重复进行抛光和腐蚀。
此法腐蚀剂可用：1g苦味酸+5mL盐酸+100mL酒精或1g氯化铁+1.5mL盐酸+100mL 酒精。
马氏体腐蚀法对粗大奥氏体晶粒较为有效，但对细晶粒奥氏体以及钢中存在带状和树枝状偏析腐蚀时会出现混杂图形，影响正确测定。
另外，还有真空法、高温金相法和氢气脱碳法等，但因测试条件所限，尚未普遍应用。
如选用时，可参阅有关资料。
2、实际晶粒度的显示测定实际晶粒度时，试样直接在交货状态的钢材或零件上切取。
在切取及制备试样过程中，应避免冷、热加工的影响。
试样一般不经任何预先热处理直接测定。
制备好的试样用适合的腐蚀剂浸蚀而显示晶粒。
但这种方法因钢的种类、化学成分及状态的不同，其效果亦有所不同。
应根据试验实践选择确定。
对结构钢淬火和调质状态的原奥氏体晶粒的显示，常用的腐蚀剂为：(1) 饱和苦味酸水溶液。
(2) 结晶苦味酸4g，水100mL，加热至沸腾，浸蚀时间约15～20s(3) 饱和苦味酸水溶液—海鸥牌洗净剂混合试剂：饱和苦味酸水溶液100mL加海鸥牌洗净剂1g。
(4) 饱和苦味酸水溶液加少量新洁尔灭。
(5) 10%苦味酸乙醚溶液加盐酸1～2 mL。
