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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。
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。
原始奥氏体晶粒度的测定奥氏体是一种常见的金属组织，具有良好的力学性能和耐磨性。
奥氏体的晶粒度对于金属材料的性能有着重要的影响。
因此，准确测定奥氏体的晶粒度对于研究材料的性能和应用具有重要意义。
测定奥氏体的晶粒度可以采用多种方法，其中最常用的是线性拦截法和金相显微镜法。
下面将分别介绍这两种方法的原理和操作步骤。
线性拦截法是一种简单而有效的测定奥氏体晶粒度的方法。
其原理是通过在金相显微镜下观察金属组织的截面，利用线性拦截法测量奥氏体晶粒的线性尺寸，然后根据晶粒形状的假设计算出晶粒度。
具体操作步骤如下：1. 制备金属材料的截面样品。
首先将金属材料切割成所需的尺寸，并将其研磨和抛光，使其表面光滑。
2. 在金相显微镜下观察样品的截面。
调整显微镜的焦距和放大倍数，找到奥氏体晶粒的清晰边界。
3. 在奥氏体晶粒的边界上放置一条线性尺寸，如一条刻度尺或一条直线。
4. 在显微镜下测量线性尺寸。
使用显微镜的目镜和物镜，测量线性尺寸的长度。
5. 重复测量多个奥氏体晶粒的线性尺寸。
为了提高测量结果的准确性，可以在样品的不同位置和不同方向上进行多次测量。
6. 计算奥氏体晶粒的平均线性尺寸。
将测量得到的线性尺寸求平均值，即可得到奥氏体晶粒的平均线性尺寸。
7. 根据晶粒形状的假设计算奥氏体晶粒度。
根据奥氏体晶粒的假设形状，如球形或立方形，使用相应的公式计算奥氏体晶粒度。
金相显微镜法是另一种常用的测定奥氏体晶粒度的方法。
其原理是利用金相显微镜的高分辨率观察奥氏体晶粒的形状和大小。
具体操作步骤如下：1. 制备金属材料的金相显微镜样品。
首先将金属材料切割成所需的尺寸，并将其研磨和抛光，使其表面光滑。
2. 在金相显微镜下观察样品。
调整显微镜的焦距和放大倍数，找到奥氏体晶粒的清晰边界。
3. 使用金相显微镜拍摄奥氏体晶粒的图像。
将奥氏体晶粒的图像保存下来，以备后续的测量和分析。
4. 在图像上测量奥氏体晶粒的尺寸。
使用图像处理软件，测量奥氏体晶粒的尺寸和形状参数，如面积、周长和等效直径。
原始奥氏体晶粒度的测定奥氏体是一种重要的金属组织结构，在金属材料的加工和性能中起着重要的作用。
奥氏体的晶粒度是指奥氏体晶粒的尺寸和分布情况，对材料的力学性能、耐热性、耐腐蚀性等起着重要的影响。
因此，准确测定奥氏体晶粒度对于材料的研究和应用具有重要意义。
奥氏体晶粒度的测定方法有很多种，常用的方法包括金相显微镜法、电子显微镜法、X射线衍射法等。
其中，金相显微镜法是最常用的一种方法。
下面将详细介绍金相显微镜法测定奥氏体晶粒度的步骤和注意事项。
样品的制备非常关键。
样品应该是金相试样或金属材料的切片样品。
样品制备步骤包括材料的切割、打磨、精磨和抛光等。
切割要求刀口平整，打磨要求逐渐细磨，抛光要求表面光洁度高。
样品制备完毕后，可以进行金相试样的腐蚀处理，以显现奥氏体组织。
使用金相显微镜观察样品。
金相显微镜是一种特殊的显微镜，它可以对金属材料进行放大观察。
观察时，首先选择适当的倍数，使样品中的晶粒清晰可见。
然后，通过调节焦距和光源亮度，进一步优化观察效果。
观察时应注意避免光源干扰和镜头污染，以确保观察结果的准确性。
在观察奥氏体晶粒时，需要一定的经验和技巧。
奥氏体晶粒通常呈现出多边形或等轴状，大小不一。
观察时可以选择一些具有代表性的晶粒进行测量。
通过调节显微镜的焦距和光源亮度，可以清晰地观察到晶粒的边界和形状。
在观察过程中，应尽量避免晶粒的重叠和遮挡，以确保测量结果的准确性。
测量奥氏体晶粒的尺寸可以使用显微镜配备的目镜尺度或图像分析软件进行。
在使用目镜尺度测量时，需要将样品放在显微镜下，通过目镜尺度直接测量晶粒的大小。
在使用图像分析软件测量时，需要将样品放在显微镜下，将显微镜与计算机连接，并通过软件分析晶粒的图像，测量晶粒的大小和分布。
测量奥氏体晶粒的分布情况可以使用统计学方法进行。
常用的统计学方法包括平均晶粒尺寸、晶粒大小分布曲线等。
通过对多个样品的测量数据进行统计分析，可以获得奥氏体晶粒的平均尺寸和尺寸分布，进一步了解材料的晶体结构和性能。
关于氧化法检验钢的奥氏体晶粒度的初步试验中天特钢质管处根据中天特钢公司产品开发计划，即将开发船用锚链钢和齿轮钢系列，这些合金钢钢材出厂后，用户一般均需进行锻造及热处理，因此对钢材的原始奥氏体晶粒度要求较严，钢材出厂时需提供奥氏体晶粒度的检测数据。
为此质管处进行了检验钢中奥氏体晶粒度的检验。
一、检验方法介绍钢的奥氏体晶粒度的检验方法很多，国家标准GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》中规定可使用渗碳法、氧化法、网状铁素体法、直接淬硬法、网状渗碳体法等。
根据钢种及质管处目前设备条件，我们选择了氧化法。
氧化法是检验钢中奥氏体晶粒度最常用的方法之一。
自1938年美国冶金学家托宾(Tobin)和肯洋(KenYon)首先使用氧化法检验钢的奥氏体晶粒度以来，已有六十多年的历史。
直到现在不少国家的工业标准中仍然把氧化法列为钢的奥氏体晶粒度的试验方法，氧化法适用于大部分钢种。
一般采用气氛氧化法。
试样在高温加热时，表层奥氏体晶界优先氧化，在晶界处形成氧化物网络，氧化法就是利用奥氏体晶界的氧化物网络来评定钢的奥氏体晶粒度的。
二、试验材料和方法试验材料选用55钢、ML40Cr钢、20MnTiB钢等碳钢和合金钢，其原始组织均为退火状态。
试样的热处理工艺是按照GB/T6394-2002标准，检验面经磨制抛光后，将抛光面朝上置于空气加热炉中加热，55钢、ML40Cr钢(碳含量＞0.35％)加热温度为860±10℃，20MnTiB钢(碳含量≤0.35％)加热温度为900±10℃，保温1h；之后试样淬水冷却。
采用氧化法时，根据氧化情况，可将试样适当倾斜10°～15°进行研磨和抛光，使试样检验面部分区域保留氧化层，用15%盐酸酒精溶液浸蚀，以显示试样表层的奥氏体晶界。
采用比较法对所有试样的奥氏体晶粒大小进行了评级。
三、试验结果氧化法所得结果列于表1中。
奥氏体晶粒度级别是在显微镜下选取具有代表性的典型视场用比较法进行评定的，见图1～图6所示。
实验一钢中奥氏体晶粒的显示和晶粒度测定一、实验目的及意义1、了解加热温度对钢的奥氏体晶粒大小的影响；2、了解并掌握钢中奥氏体晶粒度的测定方法，凭借金相显微镜的实际观察与标准晶粒度级别图进行评定。
二、概述钢的热处理包括加热、保温和冷却。
其中加热和保温是为了使钢的组织转变为奥氏体。
奥氏体的晶粒大小对钢冷却后的性能有很大的影响。
因此，确定合适的钢的加热工艺，严格控制奥氏体晶粒大小对钢的质量有着积极的作用。
奥氏体晶粒度有三种概念：起始晶粒度，本质晶粒度，实际晶粒度。
起始晶粒度指奥氏体形成过程结束，奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小；本质晶粒度指奥氏体晶粒长大的倾向；实际晶粒度指实际加热条件下所获得的奥氏体晶粒大小，它直接影响钢在热处理以后的性能。
三、奥氏体晶粒的显示方法与奥氏体晶粒度的测定1、奥氏体晶粒的显示测定奥氏体实际晶粒度的方法，就是将钢加热到一定温度，保持一定的时间后，用各种方法保持奥氏体晶粒间界，并在室温下显示出来。
常用的显示奥氏体晶粒的方法有：1）渗碳法：低碳钢。
加热到930℃，渗碳8h，使渗碳层达到1mm以上，渗碳层含碳达过共析钢成分，然后缓慢冷却，在过共析区渗碳体沿奥氏体晶界析出形成网状，以此显示奥氏体晶粒大小。
2）网状铁素体法：亚共析钢。
加热到指定温度，保温，选择适当的冷却方法，当冷却经过临界温度Ar3-Ar1时，先共析铁素体首先沿奥氏体晶界析出，形成网状分布，就借铁素体网所分割的范围大小来确定奥氏体晶粒大小。
3）网状珠光体法：适用于淬透性不大的碳钢和低合金钢。
加热到指定温度，保温，一端淬入水中冷却，另一端空冷，在过渡带可看到屈氏体沿原奥氏体晶界析出，侵蚀后，屈氏体黑色网状，包围着马氏体组织，借此可显示奥氏体晶粒大小。
4）加热缓冷法：过共析钢。
加热到指定温度，保温，冷却到600-690℃，使碳化物沿奥氏体晶界析出。
（本室常用）5）氧化法。
用于任何钢的奥氏体晶粒的测定。
试验时先将试样磨光，抛光，然后在空气介质炉中加热保温，出炉淬入水中。
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。
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：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。
简述晶粒度的测定方法及在本次实验中的应用：晶粒度的测定方法有比较法、截点法、面积法，最常用的是比较法。
比较法：比较法是通过与标准评级图对比来评定的级别，方法是将制备好的金相试样在100倍的显微镜下，全面观察，选择有代表性的视场与标准评级图比较，当他们之间的大小相同或接近时，即样品上的级别就是标准评级图的级别。
奥氏体晶粒度的测定奥氏体晶粒度是指奥氏体晶粒的尺寸大小，是衡量金属材料显微组织中晶粒细小程度的参数之一。
奥氏体晶粒度的测定对于金属材料的性能和应用具有重要意义。
本文将介绍奥氏体晶粒度的测定方法和其在材料科学中的应用。
一、奥氏体晶粒度的测定方法1. 金相显微镜法金相显微镜法是一种常用的测定奥氏体晶粒度的方法。
首先，将待测材料的试样进行金相制备，即将试样进行机械研磨、腐蚀和抛光处理，然后在金相显微镜下观察试样的显微组织。
通过显微镜观察，可以直接测量奥氏体晶粒的尺寸，进而计算出奥氏体晶粒的平均尺寸。
2. 电子显微镜法电子显微镜法是一种高分辨率的测定奥氏体晶粒度的方法。
通过电子显微镜观察试样的显微组织，可以得到更精确的奥氏体晶粒尺寸。
电子显微镜法主要有透射电子显微镜和扫描电子显微镜两种。
透射电子显微镜可以观察材料的晶格结构，进而测量奥氏体晶粒的尺寸；扫描电子显微镜则可以获得材料表面的形貌信息，从而间接推断奥氏体晶粒的尺寸。
3. X射线衍射法X射线衍射法是一种非破坏性的测定奥氏体晶粒度的方法。
通过照射待测材料，利用X射线的衍射现象，可以得到奥氏体晶粒的晶格参数，从而计算出晶粒的尺寸。
X射线衍射法具有快速、准确和非破坏性的优点，适用于大批量材料的晶粒度测定。
二、奥氏体晶粒度的应用1. 材料性能评估奥氏体晶粒度是衡量金属材料显微组织细小程度的重要参数之一。
晶粒尺寸的大小会对材料的力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等产生影响。
通过测定奥氏体晶粒度，可以评估材料的细晶化程度，从而预测材料的性能。
2. 热处理优化热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，改变材料的显微组织和性能的一种方法。
奥氏体晶粒度的测定可以帮助优化热处理工艺，选择合适的加热温度和冷却速率，以获得细小的奥氏体晶粒和优良的性能。
3. 材料的晶界工程晶界是相邻晶粒之间的界面区域，对材料的力学性能和导电性能具有重要影响。
奥氏体晶粒度的测定可以为材料的晶界工程提供基础数据。
奥氏体晶粒度的测定实验一、实验目的1.进一步明确钢的晶粒度的概念。
2.了解显示出奥氏体晶粒的方法。
3.掌握测定钢中奥氏体晶粒度的方法。
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着密切的关系。
细晶粒金属材料的机械性能，工艺性能均比较好，它的冲击韧性和强度都比较高，塑性好，易于加工，在淬火时不易变形和开裂。
金属材料的晶粒大小称为晶粒度，评定晶粒粗细的方法称为晶粒度的测定。
为了便于统一比较和测定，国家制定了统一的标准晶粒度级别。
按晶粒大小分为8级，1～3级为粗晶粒，4～6级为中等晶粒，7～8级为细晶粒。
钢的晶粒度测定，分为测定奥氏体本质晶粒和实际晶粒，本实验首先显示出钢的奥氏体晶粒，然后进行晶粒度测定。
下面具体介绍奥氏体晶粒的显示和测定晶粒度的方法。
三、实验内容1. 奥氏体晶粒的显示由于奥氏体在冷却过程中发生相变，因而在室温下一般已不存在，要确定钢的奥氏体晶粒大小，必须设法在冷却以后仍能显示出奥氏体原来的形状和大小，常用的方法：1) 常化法试样加热到所需的温度，保温后在空气中冷却。
对中碳钢（0.30～0.6%C）当加热到Ac以上温度以后，在空气中冷却时通过临界温度区域，会沿着奥氏体3晶粒边界析出铁素体网。
对于过共析碳钢试样加热到Acm 以上后缓冷，可根据沿晶界析出的渗碳网来确定晶粒度。
2) 氧化法将抛光的试样置于弱氧化气氛的炉中加热一定时间后，放于水中淬火或空气中冷却，试样在炉中形成一层氧化膜，由于晶界较晶内化学活性大氧化深，所以能在100倍显微镜下直接观察到晶粒，如晶界不太清楚可轻度抛光，再用4%苦味酸酒精溶液浸蚀，便可以显露出原来的奥氏体晶粒，看到晶界呈黑色网络，可用于测定亚共析碳钢，共析碳钢及合金钢的奥氏体晶粒度。
3) 渗碳法将试样放于有40%BaCO 3+60%木炭或30%Na 2CO 3+70%木炭的渗碳箱中，加热到920～940℃保温8小时，然后缓慢冷却。
实验 钢的奥氏体晶粒度的测定在钢铁等多晶体金属中，晶粒的大小用晶粒度来衡量，其数值可由下式求出：12-=N n式中：n —显微镜放大100倍时，6.45cm 2 (1in 2) 面积内晶粒的个数。
N —晶粒度奥氏体晶粒的大小称奥氏体晶粒度。
钢中奥氏体晶粒度，一般分为1～8等8个等级。
其中1级晶粒度晶粒最粗大，8级最细小（参看YB27—64）。
奥氏体晶粒的大小对以后冷却过程中所发生的转变以及转变所得的组织与性能都有极大的影响。
因此，研究奥氏体晶粒度的测定及其变化规律在科学研究及工业生产中都有着重要的意义。
一、奥氏体晶粒度的一般概念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，它们的大小分别以起始晶粒度，实际晶粒度与本质晶粒度等表示。
1、起始晶粒度在临界温度以上，奥氏体形成刚刚结束时的晶粒尺寸，称起始晶粒度。
起始晶粒度决定于奥氏体转变的形核率（n ）及线生长速度（c ）。
每一平方毫米面积内奥氏体晶粒的数目N 与n 及c 的关系为2101.1⎪⎭⎫⎝⎛=c n N由上式可知，若n 大而c 小，则起始晶粒就细小。
若n 小而c 大则起始晶粒就粗大。
在一般情况下n 及c 的数值决定于原始组织的形态和弥散程度以及加热时的加热速度等因素。
由于在珠光体中存在着大量奥氏体形核部位，n 极大。
故奥氏体的起始晶粒总是比较细小的。
如果加热速度快，则转变被推向高温，奥氏体起始晶粒将更加细化。
这是因为，随着加热速度的增大和转变温度的升高，虽然形核n 和c 都增大，但n 比c 增加的幅度更大。
表1—6示出钢在加热时，奥氏体的n 与c 数值与加热温度的关系，由表1—6中的数据可知。
相变温度从740℃提高到800℃时n 增大280倍而c 仅增加40倍。
表1—6 奥氏体形核（n ）和线生长速度（c ）与温度的关系应当指出，奥氏体起始晶粒随加热速度的增大而细化的现象，只是在加热速度不太大时比较明显。
当加热速度很大时起始晶粒不再随之细化（见表1—7）表1—7 加热速度对起始奥氏体晶粒大小的影响这可能是由于在快速加热时，转变被推向高温(大于800℃)，奥氏体的核不仅可以在铁素体与渗碳体的交界面上形成，而且可以在铁素体晶粒内嵌镶块的边界上形成。
钢的奥氏体晶粒度与加热温度的关系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AC1 或AC3 ACm 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G-1n 22式中 n放大100 倍时每平方英寸645mm 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≤06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1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13～4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 13NaCl 13CaCl 13 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≤035 时为900 ±10℃保温300min当C＞035 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24 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13～25 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05～1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05min 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 01～015g 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钢号淬火工艺回火工艺12CrNi3A 930℃保温15～3h 水冷不经回火12Cr2Ni4A20CrNi3A40Cr 或45Cr60 碳钢38CrMoAlA 930℃保温15～3h 水冷 200～250 ℃保温15～30min 空冷18Cr2Ni4WA 4000 ℃保温30min 空冷40CrNiMoA 930℃保温15～3h 油冷不经回火18CrMnTi38CrA30CrMnSiA30CrMnSiNi2A 930℃保温15～3h 水冷 500℃保温300min 空冷30CrMnNi2MoA 600℃保温300min 空冷32 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15mL 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15～20s3 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1g4 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对于结构钢在正火和退火后还常测定其铁素体晶粒度其方法是将试样研磨抛光后以5的硝酸酒精溶液腐蚀约15s 后进行观察并与铁素体标准级别图相比较来评定晶粒度对于大多数钢种淬火回火态的原奥氏晶粒的显示以苦味酸为基的试剂较适宜试剂成分为饱和苦味酸水溶液 100mL洗净剂10mL酸微量对不同钢种和不同热处理状态的原奥氏体晶粒的显示只要适当改换微量酸的种类盐酸硝酸和磷酸等和调整微量酸的加入量5～10 滴就可获得良好的效果高速钢淬火后一般均需测定奥氏体晶粒度以间接考察马氏体针的粗细作为判定淬火加热温度高低和工具热处理质量的主要依据从而控制合适的淬火温度另外分析高速钢成品刀具或进行缺陷分析时还需要检验回火后的晶粒度高速钢奥氏体晶界可用4硝酸酒精溶液或表 1-2 所列试剂浸蚀显示然后按晶粒度评级标准图依不同产品和材料确定不同的晶粒度要求表1-2 高速钢晶粒显示试剂成分编号饱和苦味酸水溶液浓硝酸浓盐酸乙醇甲醇海鸥洗净剂Ⅰ 15 1 25 50Ⅱ10 30 595 05Ⅲ 20 10 30 40注Ⅰ号试剂可用以显示淬火回火后的晶界和马氏体形态Ⅱ号试剂可用以显示淬火回4火后的晶界Ⅲ号试剂可用以显示淬火回火后的晶界深腐蚀可显示马氏体形态如果切取及制备试样借腐蚀直接观察难以分辨晶粒边界无法测定原奥氏体晶粒大小时试样可经适当热处理后再进行测定具体试验方法可按有关规定进行二奥氏体晶粒度的评定奥氏体晶粒度的评定有比较法和截点法两种一般多采用比较法1比较法比较法评定晶粒大小是通过与标准评级图相比较来确定晶粒度级别的图1-1 是钢的晶粒度标准级别图选用此法测定晶粒度时是先将制备好的试样在放大100 倍的显微镜下全面观察晶粒然后选择晶粒度具有代表性的视场与标准级别图比较当二者大小相同时试样的晶粒度就是标准级别图上所标定的级别如试样晶粒大小不均匀时若占优势晶粒所占面积不少于视场的 90时则可记录些一种晶粒的级别数否则应用不同级别来表示该钢的晶粒度其中一个级别代表占优势的晶粒级别例如8 级75 4 级25 等当钢的晶粒过大或过小而用100 倍的放大倍数不方便时可改用其它放大倍数观察和评定然后按照表1-3 的关系换算成100 倍下的标准级别表1-3 常用放大倍数下晶粒度级别数间关系表图像的放与标准评级图编号等同图像的晶粒度级别大倍数 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7 No8 No9No1025 -6 -2 -1 0 1 8 3 4 5 650 -1 0 1 2 3 4 7 6 7 8100 1 2 3 4 5 6 5 8 9 10200 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12400 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14800 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16钢的晶粒度标准评级是将钢中晶粒度分为8 级其中1～4 级的属粗晶粒5～8 级的为细晶粒8 级以上称为超细晶粒比较法评定晶粒度简便迅速但不够准确2 截点法当晶粒度测量准确性要求较高或晶粒为椭圆形时一般采用截点法1 等轴晶粒计算法当欲测定的奥氏体晶粒基本上是等轴时可先进行初步观察以确定晶粒的均匀程度然后选择有代表性的部位和适合的放大倍数测定时先用100 倍观察当晶粒过大或过小时可适当缩小或放大显微镜倍数以在80mm 视场直径内不少于50 个晶粒为限再将所选定部位的图像投影在毛玻璃上计算与一条直线相交截的晶粒数目截点数直线要有足够长度L 以使与直线相交截的截点数目不少于 10 个计算时直线端部未被完全交截的晶粒应以一个晶粒计算之选择三条以上不同部位的直线来计算相截的截点数用相截的截点总数Z 除所选用的直线总长度实际长度以mm 计得出弦的平均长度a mm 再以弦的平均长度值根据晶粒级别对照表便可确定钢的晶粒度弦的平均长度为nLdZ Z Z M1 2 35式中M显微镜的放大倍数截点法也可在带有目镜测微尺的显微镜下通过平行移动视场直接观察计数一般也是测Z 个晶粒的总长度再求弦的平均长度a2 非等轴晶粒计算法沿试样的三轴线分别计算出各轴线方向每 1mm 长度的平均节点数量每一轴线方向的平均截点数必须在不少于三条直线下求得3由试样的三个轴线方向得出每1mm 长度的平均截点数量值按下式计算出每 1mm 内平均截点数N 07n n n纵横法3式中 n每1mm 内平均截点数n 纵纵向上每1mm 长度平均截点数n 横横向上每 1mm 长度平均截点数n 法横向上每 1mm 长度平均截点数07晶粒扁圆度系数由上式计算出n 值根据晶粒级别对照表确定钢的晶粒度三实验设备及材料根据实验所采用的测定奥氏体晶粒度的方法选用所需要的设备和材料 1中温和高温热处理加热炉2 金相显微镜配有目镜测微尺3制备金相试样所需物品砂轮机抛光机砂纸腐蚀剂2～4硝酸酒精溶液或饱和苦味酸水溶液等4 晶粒度标准级别图5试验钢材20CrNi3A 40Cr 45 钢或T8T12CrWMn 等钢试样尺寸圆形试样Φ10～20mm ×15mm或矩形试样10mm×10mm×20mm6图1-1 晶粒度标准级别图四实验内容及步骤采用氧化法或直接腐蚀法显示钢的奥氏体晶粒并用比较法或计算法评定晶粒度级别同时验证加热温度对奥氏体晶粒大小的影响实验步骤如下一分组试验人员按不同加热温度分成若干组试样的加热温度为850℃900℃930℃950℃1000℃1100℃等二试样奥氏体晶粒的显示进行测定奥氏体晶粒度时先选用下列一种方法显示出奥氏体晶粒1氧化法1 每人取试样一块将其两端面研磨并抛光制成金相磨片2 将制备好的试样分别放置于加热到上述规定温度的热处理炉中试样磨面向上并应使加热和氧化均匀一致试样在指定温度保温30min 后取出放入水中冷却3 将冷却后的试样磨面在 04 号砂纸上仔细研磨待磨面磨至大部分发亮时进行抛光为找到一个合适的评级区域可将试样研磨抛光成一个倾斜面10o～15o有时还可配合显微镜观察控制研磨量4 试样抛光后若晶界显示不清晰时可采用浸蚀剂将试样磨面适度浸蚀便可清晰地显示出奥氏体晶界网络2直接腐蚀法1 选用20CrNi3A 或40Cr 等钢制成Φ10mm×10～20mm 圆形或矩形试样2 先将试样放入规定温度的热处理炉中加热加热到温后保温 30min 然后迅速淬入水中冷却以获得马氏体组织3 淬火后的试样磨去脱碳层制成金相试样选用含有 05～1烷基苯磺酸盐的7100mL 苦味酸饱和溶液等腐蚀剂浸蚀由于晶粒边界被腐蚀变黑依次测定奥氏体晶粒度腐蚀时间根据试验条件经试验确定配置腐蚀剂时应煮沸和充分溶解4 为获得更清晰光亮的组织试样可经二次或三次腐蚀抛光重复进行或向腐蚀剂中加少量新结尔灭或将腐蚀剂加热到50～60℃后腐蚀均可3网状铁素体法采用网状铁素体显示亚共析钢的奥氏体晶粒其热处理条件与氧化法相同但是试样预先不需研磨在加热过程中应防止氧化冷却速度应依次不同钢种恰当选择通常对低碳钢可选用油冷中碳钢选用空冷中碳合金钢选炉冷三评级待奥氏体晶粒显示后即可根据试验条件和需要采用比较法或计算法评定试验钢材试样奥氏体晶粒度级别五实验报告要求1写出对实验目的及所选用奥氏体晶粒显示和评级方法原理的简要叙述2 记录及画表格列出全组或全班实验结果并确定本实验用钢奥氏体晶粒度级别3绘出实验用钢或不同实验用钢加热温度与奥氏体晶粒长大关系曲线或比较不同实验用钢奥氏体晶粒长大的倾向性并说明加热温度对奥氏体晶粒大小的影响4 实验结果的分析讨论8实验二钢的淬透性一实验目的1了解钢的淬透性测定方法2 掌握用末端淬透性试验法测定钢的淬透性3研究合金元素等对钢的淬透性的影响二实验原理钢的淬透性是结构钢与工具钢的重要热处理工艺性能之一钢的淬透性对钢材的组织及性能有着十分重要的影响因而钢的淬透性亦是机械零件设计时选择钢种和生产上制定热处理工艺的主要依据之一为了合理地选择和使用工业用钢以及正确地进行钢的热处理对钢的淬透性进行测定和了解具有很大的实际意义一淬透性的本质与评定钢的淬透性也称可淬性是指钢在淬火时能够获得马氏体的能力它是钢材本身固有的一个属性它主要与钢的过冷奥氏体稳定性或钢的临界淬火冷却速度有关淬火是最常用的一种热处理工艺对结构钢和工具钢来说淬火是为了获得马氏体组织零件淬火时表面冷却快愈向心部冷却愈慢如果中心点的冷却速度达到或超过该钢种的临界淬火速度则钢件整个界面均可得到马氏体组织即钢件被淬透而当心部冷却速度小于临界淬火速度时则将在心部出现非马氏体称为未淬透在未淬透的情况下全淬成马氏体的区域就是淬硬层或淬透层钢件经淬火后一般从表面到心部一定深度均可获得马氏体组织这种马氏体组织的深度通常称为淬透层深度或淬硬层深度钢的淬透性反映了钢在淬火时获得马氏体的能力因此通常用标准尺寸试样在一定条件下淬火而得到的淬硬层深度h 或全部淬透的最大直径DC 来表示淬透性大小然而由于不同钢种的淬透性不同故其淬硬层深度以及能淬透的最大直径也不同淬硬层深度及直径愈大表面该钢种的淬透性愈高在实际的淬火钢件中由于从表面到中心各个部位的冷却速度不同因而各部位的组织和性能也就不同从表面全部马氏体组织开始向内依次为屈氏体索氏体珠光体甚至在心部出现铁素体此时显然应以全部马氏体组织或包含有很少量残余奥氏体组织层的深度作为判定淬透性的标准但是实际上当马氏体组织中含有 5～10非马氏体组织时是很难准确分辨出来的在硬度上亦无法测量出来因此现多采用由表面至半马氏体组织即50马氏体和50非马氏体组成的距离为淬透层深度并以此深度作为判定淬透性的标准这是因为半马氏体区域硬度变化显著很容易测量在酸蚀的断面上呈现出明显的明暗分界面见图2-1因此可以认为淬火后的马氏体组织大于50的部分即是被淬透的半马氏体组织的硬度主要与含碳量有关如图2-2 所示实践证明对碳素钢和不具有复杂奥氏体等温转变曲线的低合金钢及中合金钢采用半马氏体作为判定淬透性的标准是没有重大误差的但近年来贾查克Jatezak 等认为在淬火钢中存在 50的非马氏体组织与。
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。
奥氏体晶粒度的测定奥氏体晶粒度的测定是材料科学研究中常用的一个参数，它能够反映材料的晶粒尺寸大小。
晶粒度是指晶体内部晶粒的尺寸和分布情况，对于材料的力学性能、耐蚀性能和热处理工艺等方面都有着重要的影响。
因此，准确测定奥氏体晶粒度对于材料研究和工程应用具有重要意义。
奥氏体晶粒度的测定方法有很多种，其中比较常用的方法有线测法、点测法和图像处理法等。
下面将详细介绍这几种方法的原理和应用。
线测法是最早应用于奥氏体晶粒度测定的方法之一，它通过在金相试样上划定一条线，然后根据线与晶界的交点数来估算晶粒尺寸。
线测法的原理是根据线与晶界的交点数与晶粒大小成正比关系，通过数学计算可以得到晶粒尺寸的近似值。
线测法简单易行，但需要在显微镜下进行观察和测量，操作相对繁琐。
点测法是另一种常用的奥氏体晶粒度测定方法，它通过在金相试样上随机选择一定数量的点，并通过显微镜观察点周围的晶粒尺寸来估算整体晶粒的大小。
点测法的原理是根据点周围晶粒的分布情况，通过统计分析得到晶粒尺寸的近似值。
点测法相对于线测法来说，操作相对简便，但需要对试样进行显微镜观察和数据处理，对操作者的要求较高。
图像处理法是近年来发展起来的一种奥氏体晶粒度测定方法，它利用计算机图像处理技术对金相试样的显微图像进行分析，通过识别晶界并计算晶粒尺寸来测定奥氏体晶粒度。
图像处理法的原理是根据计算机图像处理算法，通过数字图像分析得到晶粒尺寸的精确值。
图像处理法操作相对简便，测量结果准确可靠，但需要使用图像处理软件和计算机设备，对操作者的要求较高。
除了上述三种常用的奥氏体晶粒度测定方法外，还有一些其他方法也被应用于晶粒度的测定。
例如，透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）等高分辨率显微镜技术可以直接观察和测量晶粒的尺寸。
此外，X射线衍射（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）等衍射技术也可以用于奥氏体晶粒度的测定。
奥氏体晶粒度的测定是材料科学研究中重要的一项工作。
关于用氧化法检验钢的奥氏体晶粒度的问题何增恒摘要：采用氧化法和晶粒边界腐蚀法对几种碳钢和合金钢的奥氏体晶粒度进行了检测。
结果表明，对于抗氧化能力较弱的碳钢，氧化法与晶粒边界腐蚀法所显示的奥氏体晶粒度基本相符；而对于抗氧化能力较强的合金钢，氧化法较晶粒边界腐蚀法所显示的奥氏体晶粒度要细。
含碳量大于0.35%的碳钢，氧化法所显示的晶粒度有时往往不是钢的奥氏体晶粒度，而是奥氏体加铁素体晶粒度，或特素体晶粒度。
关键词：奥氏体晶粒度；氧化法；晶粒边界腐蚀法Abstract：Austenite grain sizes of carbon steels and alloy steels were examined by oxidization and grain boundary etching method. The results show that: For the carbon steels of weaker antioxidant ability, the grain sizes characterized by oxidation method are same with that by grain boundary etching method. For the alloy steels of stronger antioxidant ability, the grain sizes characterized by oxidation method are smaller than that by grain boundary etching method. For the carbon steelsof >0.35% carbon, the grain sizes characterized by oxidation method are not the austenite grain sizes, but the grain sizes of austenite and ferrite or the ferrite grain sizes.Keyword：autstenitic grain size；oxidation method；grain boundary etching method.1 引言钢的奥氏体晶粒度的试验方法很多，氧化法是最常用的方法之一。
实验二、钢的奥氏体晶粒大小的测定（3学时）
一、实验目的：
1、熟悉钢的奥氏体晶粒的显示方法，各种的优缺点和适用方法。
2、掌握奥氏体晶粒大小的测定方法及评级标准。
二、实验原理：
1、根据钢的奥氏体形成过程和晶粒长大情况，奥氏体晶粒度可分为：
起始晶粒度—珠光体刚刚全部转变为奥氏体时的奥氏晶粒的大小。
实际晶粒度—钢在具体的热处理或热加工条件下所获得的奥氏体晶粒的大小。
本质晶粒度—钢在标准加热条件下所获得的奥氏体晶粒的大小，它表征奥氏体晶粒长大的倾向。
钢的珠光体，贝氏体和马氏体等组织都是由奥氏体转变过来的，奥氏体晶粒的大小直接影响了转变产物的组织及性能，因此冶金部规定了用标准工艺的实验方法来测定奥氏体晶粒度。
根据部颁标准规定，测量奥氏体本质晶粒度必须把试样加热到930℃上下10℃，保温3小时或8小时，以适当的冷却方式冷却后，在室温显示或测量奥氏体晶粒度。
通常只测量奥氏体本质晶粒度和实际晶粒度。
钢的奥氏体晶粒度大小的测定包括二个步骤；1、奥氏体晶粒的显示，2、奥氏体晶粒尺寸的的测定和评级。
三、实验方法：
（一）、奥氏体晶粒的显示方法：
绝大多数的钢的奥氏体只是在高温下才是稳定的相，冷却时将转变为其它类型的组织或部分残留下来。
因此测定奥氏体晶粒首先要设法将高温下的奥氏体晶界轮廓痕迹在室温下显示出来常用的显示奥氏体晶粒的方法已有规定按原理可归纳为三类：
1、渗入外来元素的方法：
钢在奥氏体状态时，用碳氧和其它元素渗入钢中利用晶界比晶粒内有较大的化学活泼性的特点，在晶界上优先形成渗碳体或氧化亚铁等组成物，利用这些组成物的网络以显示出高温状态下奥氏体晶粒的轮廓。
这类方法采用的有渗碳法和氧化法。
并被广泛应用，但由于外来元素的渗入，改变了钢的成分，或由于氧化物在晶界的形成，影响了奥氏体晶粒的长大速度，因而影响了测定的准确性。
（1）、渗碳法：
试样在60%木炭+40%BaCO3或70%木炭+30% BaCO3的渗剂中进行固体渗碳，渗碳温度930℃上下10℃保温5—8小时（渗碳层深度不小于1 MM，表面碳浓度达到过共析为宜）。
渗碳后炉冷，冷却速度碳素钢为100℃∕小时：合金钢为50∕小时。
但温度低于600℃时，冷却速度可以不受限制。
渗碳后的缓冷过程中，在过共析层里，渗碳体优沿奥氏体晶界析出，试样磨制后，在显微镜下可观察到渗碳体网络，根据渗碳体网络即可评定奥氏体晶粒大小。
显示渗碳体试样显微组织的浸蚀剂可用下列任意一种：
a、4%硝酸酒精溶液（或5%苦味酸酒精溶液），网状渗碳体呈白色。
B、碱性苦味酸钠溶液（苦味酸2克、氢氧化钠20克、水100ml）浸蚀时间 10—20分钟。
网络状渗碳体呈黑紫色。
这方法多用于渗碳钢，对含炭化物形成元素过多的钢种，不能形成炭化物网络，固不宜采用。
（2）、氧化法：
试样先用细砂纸磨光，然后放入氧化气氛炉中加热到930℃，保温3小时后在水（油）
中冷却，细心研磨，磨区试样表面的大部分氧化皮，保留晶界上的氧化物，再经抛光、浸蚀。
再显微镜下观察，即可显示奥氏体的氧化晶界。
为了获得正确的结果，操作过程中应注意以下几点：
a、试样出炉后应快冷：避免铁素体呈块状析出，避免与氧化的奥氏体晶界相混淆。
同时快冷后可能会有少量奥氏体析出，而是沿奥氏体晶界分布反而增强了奥氏体晶界的分辨。
b、掌握适量的磨量：如果磨量太少，只能观察到氧化膜而看不到奥氏体晶界。
而磨量太多，则氧化的奥氏体晶界将被全部磨掉。
因此建议将试样磨成一个斜面，当表面磨到大部分光亮时，其余部分呈灰黑色时，即可抛光浸蚀。
这样在磨面上就可找到一段合适的评级区域。
C、由于先形成的氧化晶界上的氧化物会阻碍奥氏体晶粒的长大，因此氧化层外部区域的晶粒较细。
为了获得正确的结果，应该靠近钢的内部而又具有完整氧化网络的区域来评级。
D、晶界的确定：经用浸蚀剂浸蚀后晶界上形成凹沟，在显微镜下不易观察只要调动微调，使物镜移近或移远试样，即可观察到白色或黑色网络状的奥氏体晶界。
2、网状法：
（1）、网状铁素体法：
网状铁素体法适用于含碳量为0.25—0.60%的亚共析钢。
试样加热到930℃保温3小时后，在730℃等温10分钟后淬火，200℃回火后，由于先共析铁素体沿奥氏体晶界析出。
制样、浸蚀后在显微镜下即可观察到沿晶界析出的铁素体网络，即高温下的奥氏体晶界。
含碳量大于60%的亚共析钢，由于先共析铁素体太少，无法形成较完整的铁素提网络，此法部适用。
（2）网状珠光体法：（屈氏体法）
本方法适用于碳含量接近于共析成分的亚共析钢和过共析钢。
试样（直径20mm长40mm）加热到930℃，保温3小时后迅速将试样一端（约1/3）淬入水中，而另一端在空气中冷却，由于试样从下端到上端冷却速度逐渐减小，沿试样轴向的组织由珠光体向马氏体过渡，当试样沿纵向磨区2mm后制成金相试样，在过渡区可清晰的看到围绕在马氏体晶粒周围的黑色屈氏体，黑色屈氏体网络即为高温下的奥氏体晶界。
（3）、网状渗碳体法：
网状渗碳体法适用于含碳量超过0.90%的钢种。
试样加热到930℃保温3小时后冷至600℃（冷却速度为80—100/h），使其碳化沿奥氏体晶界析出，试样经制样浸蚀后从而显示出高温下的奥氏体晶界。
（方法还有这里不多作介绍，以上方法只适合测定钢的奥氏体的本质晶粒度）。
3、化学试剂浸蚀法：（此法实用性较广，对一些成品零件及失效零件都普遍适用）
试样可经淬火，获得马氏体或贝氏体，有的钢经一定温度回火后，制成金相试样，用特殊的浸蚀剂浸蚀，可直接显示奥氏体晶粒。
此种方法的优点是在加热过程中，奥氏体晶粒不受外来因数的影响，能正确反映晶粒大小，不改变原有热处理工艺。
其缺点是针对不同的材料及回火工艺，要选择不同的浸蚀剂、温度及不同的浸蚀时间。
是近年采用的一种方法。
注；烷基苯磺酸钠是洗涤剂原料，此成分可用洗涤剂代替。
新洁尔灭是医用表面活性剂。
上述两者可抑制马氏体的出现，促使奥氏体晶粒显现。
（二）、评定奥氏体晶粒大小的方法：
评定奥氏体晶粒大小的方法有比较法与弦计法两种。
工厂再大量检验时都采用比较法，只在要精确测定时，才采用弦计法。
1、比较法：
比较法很简单方便，但精确度差。
比较法是在放大100倍的显微镜下观察奥氏体晶粒，与标准级别图相比较来确定其晶粒大小，级别图见图1—1
图1—1钢的奥氏体晶粒级别图（100倍）
标准级别图中级别越大晶粒越细。
如果由于晶粒过大或过细，需要选用比100倍大或小的倍数进行观察时，可按表2换算成100倍的标准级别进行记数。
由于在显微镜下观察到的奥氏体晶粒的大小，实际为晶粒截面的大小，若在大晶粒中出现极少量的小晶粒（面积<10%））实际是大晶粒的角的截面，不能代表实际晶粒的大小可以不予考虑。
但组织中大部分是小晶粒而混杂有少量大晶粒时，则属于奥氏体不均匀，这时应估计出不同大小的晶粒在视场中各占的面积百分比，占优势晶粒的面积≥90%可记录为此种晶粒级别。
否则应用不同的级别分别表示钢的晶粒度。
如：8级（75%）；4级（25%）。
在钢铁材料中常见的晶粒度一般在1—8级的范围，其中1—3级属粗晶粒，4—6级属中等晶粒，7—8级属细晶粒。
2、弦计法：
当晶粒为等轴晶粒时则用此法进行计算，然后按表3换算成晶粒级别。
测定时先在整个试样上初步观察，然后选择具有代表性的部位及适当的放大倍数进行测量。
弦计法如图1—2所示，此法可利用一般的小型显微镜进行测量，需要配备带有刻度尺的10倍目镜。
首先把显微呈像及目镜中的刻度尺调节清楚，在不同的视场位置上测量三次，测量出刻度尺三次所截过的晶粒个数Z1、Z2、Z3后，在根据下列公式计算出每个晶粒所占弦的平均长度d。
d=3*L/Z1+Z2+Z3
L代表目镜中刻度尺的实际长度（显微镜在不同的倍数下必须进行实际测量）。
图1—2 弦计法示意图
除了用晶粒度与弦的平均长度来表示晶粒大小之外，还有一些其它的表示方法。
表3列出了晶粒度的其它表示方法。
四、实验步骤：
1、认真阅读实验指导书，了解钢的奥氏体晶粒显示的方法。
2、用比较法测定试样的奥氏体晶粒的级别。
3、用弦计法测定试样的奥氏体晶粒的级别。
五、实验报告要求：
1、简述钢的三种奥氏体晶粒的显示方法，优缺点及应用范围。
2、画图表示出用弦计法测量奥氏体晶粒的方法。
3、用弦计法测量奥氏体晶粒的级别，并与比较法相比较。
4、写出心得体会。
