平均晶粒度的测定(精)

A S T M平均晶粒度标准测试方法Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】名称：E112-96（2004年重新核准）——平均晶粒度标准测试方法1这一标准是根据E112条款颁布的；E112之后紧跟的数字表示最初编辑的年份，或者表示最后修改的年份（如果有修改），括号内数字（如果有的话）则表示最终批准的年份，上标ε1表示从最后修改或批准之日起的一次编辑更换。

该标准被国防部各相关部门认可使用。

简介这些金属平均晶粒度测试方法根本上是测量过程。

因为这一过程完全是独立于金属及其合金材料的几何学问题。

实际上，这些基本方法也应用于评估非金属的平均晶粒、晶体及晶胞尺寸。

如果材料组织结构接近于标准对比图谱中的某一个图的话，可以采用对比法。

截距法和求积法也经常应用于确定平均晶粒度。

然而，对比法不能应用于单个晶粒的测量。

1 范围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试样的平均晶粒度。

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。

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。

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。

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。

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.本标准没有列出所有的安全事项。

江苏中核华兴工程检测有限公司［摘要］在单位面积中，晶粒的尺寸与晶粒的数量成反比例关系，而检测的样品中晶粒的尺寸影响并决定着金属的机械性能（包括塑性、韧性、拉伸强度等）。

因此，在金相检验分析过程中，计算单位面积内晶粒的数量有着相当重要的意义。

本文介绍了晶粒度相关的基本概念并说明了晶粒度测量的几种方法，以及能力验证过程中对样品晶粒度的测定步骤和相关内容。

［关键词］晶粒度；晶粒度级别数；截点法；能力验证；同心等距圆1概述金属平均晶粒度测定是金相检验中基本检测项目之一，金属平均晶粒度也是金属材料物理性能部分的能力验证项目之一。

本文以近几年所参加的晶粒度的能力验证为基础，按照晶粒度检测的步骤，阐述如何做好金属平均晶粒度能力验证试验的心得。

晶粒度，顾名思义为晶粒尺寸大小的度量。

通常情况下，评定或测定晶粒尺寸大小的方法有：长度法、面积法、体积法或晶粒度级别数法等，同时，检测样品晶粒度的表示方法是“晶粒度级别数”，其结果与检验过程中所使用的检测方法以及使用的单位无关。

除了学术研究用的理想状态情况，实际上，在金属样品的基体内所呈现的晶粒尺寸和大小是有差异的，且在大多数情况下，晶粒尺寸呈现的分布状态与单一对数正态分布的曲线是非常相近的，所以一般情况下采用的结果表示为：平均晶粒度，即某个视场内晶粒度评估的平均值。

金属基体内晶粒的大小直接影响其表现出的性能，所以研究晶粒的大小和其分布的状态是非常有必要的。

对于检测样品，其晶粒分布方式如果与单一的对数正态分布情况非常相近，可以采用《金属平均晶粒度测定方法》GB/T 6394-2017（等效于ASTM - E112）来测定检测样品的平均晶粒度。

若是需要测定样品最大晶粒度，则可采用标准：ASTM-E930-1999（2007）。

另外，有的检测样品的晶粒分布及大小情况是符合池形态分布的，此时可以采用测定样品双重晶粒度的《重晶粒度表征与测定方法》GB/T 24177-2009（等效于ASTM-E1181（2002）《双重晶粒度的标准测定方法》）。

平均晶粒度-⾦属材料的平均晶粒度标准测试⽅法平均晶粒度-⾦属材料的平均晶粒度标准测试⽅法名称:E112-96(2004年重新核准)1——平均晶粒度标准测试⽅法这⼀标准是根据E112条款颁布的;E112之后紧跟的数字表⽰最初编辑的年份，或者表⽰最后修改的年份(如果有修改)，括号内数字(如果有的话)则表⽰最终批准的年份，上1标ε表⽰从最后修改或批准之⽇起的⼀次编辑更换。

该标准被国防部各相关部门认可使⽤。

简介这些⾦属平均晶粒度测试⽅法根本上是测量过程。

因为这⼀过程完全是独⽴于⾦属及其合⾦材料的⼏何学问题。

实际上，这些基本⽅法也应⽤于评估⾮⾦属的平均晶粒、晶体及晶胞尺⼨。

如果材料组织结构接近于标准对⽐图谱中的某⼀个图的话，可以采⽤对⽐法。

截距法和求积法也经常应⽤于确定平均晶粒度。

然⽽，对⽐法不能应⽤于单个晶粒的测量。

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试样的平均晶粒度。

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。

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。

标准号：美国国家标准测定平均晶粒度的标准试验方法1本标准用固定的标准号E112发布。

紧跟在标准号后面的数字表示最初采用的年份，或者在修订时为最后修订的年份。

括号中的数字表示最后一次重新审定的年份。

上标表示自最后一次修订或重新审定以来的编辑修改。

本标准已被批准供国防部的机构使用。

注—方程A1.4、A1.5和A1.6于2000年4月作了编辑修改。

注— 2003年2月对附件给予了新的编号。

前言这些测定金属材料中平均晶粒度的试验方法主要是测量程序，由于它们纯粹以晶粒几何图形为基础，因此与涉及的金属或合金无关。

实际上，基本程序也可用于评估非金属材料中的晶粒、晶体或晶胞的平均尺寸。

如果材料的组织形貌接近某一标准评级图，可使用比较法。

截点法和面积法始终适用于测定平均晶粒度。

但比较法不能用于测量单个晶体。

1. 范围1.1本试验方法涉及平均晶粒度的测量，包括比较法、面积法（或Jeffrics法）和截点法。

本试验方法也可应用于组织形貌与评级图中所示金属组织的形貌相似的非金属材料。

本试验方法主要适用于单相晶粒组织，但也可应用于多相或多组元的试样中特定类型晶粒组织的平均尺寸的测定。

1.2本试验方法使用晶粒面积、晶粒直径、或截线长度的单峰分布来测定试样的平均晶粒度。

这些分布近似正态分布。

本试验方法不涉及表征这些分布的性质的方法。

试样中双峰分布的晶粒度的表征在试验方法E1181中叙述。

细晶粒基体中单个非常粗晶粒的测量在试验方法E930中叙述。

1.3本试验方法仅适用于平面晶粒度的测量，也就是试样截面显示出的二维晶粒。

立体晶粒尺寸的测量，即试样体积中三维晶粒尺寸的测量不在本试验方法的范围以内。

________1本试验方法受ASTM关于金相学的E04委员会管辖，并由关于晶粒度的E04.08分委员会直接负责。

现行版本于1996年5月10日审定，1996年7月发布。

最初发布号为E112-55T，前一个版本为E112-95。

1.4本试验方法叙述使用比较法的标准系列评级图或人工计数法的简单模板人工地进行的方法。

铜及铜合金平均晶粒度测定方法1范围本标准规定了铜及铜合金平均晶粒度的表示及测定方法，包含有比较法、面积法和截距法。

本标准适用于测定单相或以单相为主的铜及铜合金的晶粒度。

2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注明日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T30067金相学术语YS/T449铜及铜合金铸造和加工制品显微组织检验方法3术语和定义GB/T30067界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1晶界grain boundary对于多晶材料，从一个结晶方向至另一个结晶方向过渡的很窄的区域，从而将相邻的晶粒分离。

3.2晶粒grain晶界所包围的整个区域。

即是二维面上所观察到的原始晶界范围内的面积，或是三维物体上原始晶界面内所包围的体积。

对于有孪晶界面材料，孪晶界面不予考虑。

3.3孪晶Twin grains两个晶体（或一个晶体的两部分）沿一个公共晶面（即特定取向关系）构成镜面对称的位向关系，这两个晶体就称为"孪晶"，此公共晶面就称孪晶面。

3.4晶粒度grain size）”来表示“晶粒平均直径”。

晶粒大小的量度。

铜及铜合金晶粒度通常采用“公称直径（dn3.5晶粒级别指数grain degree class index numberG在100倍放大倍率下，645.16mm2面积所包含的晶粒数n与G有如下关系：n=2G-1 (1)注:G值可在表3中查出。

4符号和说明本标准采用的符号和说明见表1。

表1符号和说明符号名称及说明单位G晶粒级别指数-n测量面积为645.16mm2时所包含的晶粒数个ng测量面积为5000mm2时所包含的晶粒数个n1测量圆内晶粒数个n2被圆切割的晶粒数个nA单位面积内的晶粒数个/mm2 L所有测量线段的总长度mmM放大倍率-N所有测量线段上的总截点数个S晶粒平均截距mmdn平均直径mmdf弗里特直径mm a平均晶粒截面面积mm25试样5.1试样应直接从产品上截取。

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 锻铜和铜基合金的要求附件A5 特殊情况的应用附件A6 附录多个实验室的晶粒尺寸判定结果附录X1 参考附件附录X22、参考文献2.1ASTM标准E3 金相试样的准备E7 金相学有关术语E407 微蚀金属和合金的操作E562计数法计算体积分数的方法E691 通过多个实验室比较决定测试方法的精确度的方法E883 反射光显微照相指南E930 截面上最大晶粒的评估方法（ALA晶粒尺寸）E1181双峰分布的晶粒度测试方法E1382 半自动或全自动图像分析平均晶粒度方法2.2 ASTM附件2.2.1 参见附录X23 术语3.1 定义－参照E73.2 本标准中特定术语的定义：3.2.1 ASTM晶粒度——G,通常定义为公式（1）N AE为100倍下一平方英寸（645.16mm2）面积内包含的晶粒个数，也等于1倍下一平方毫米面积内包含的晶粒个数，乘以15.5倍。

名称：E112-96（2004年重新核准）——平均晶粒度标准测试方法1这一标准是根据E112条款颁布的；E112之后紧跟的数字表示最初编辑的年份，或者表示最后修改的年份（如果有修改），括号内数字（如果有的话）则表示最终批准的年份，上标ε1表示从最后修改或批准之日起的一次编辑更换。

该标准被国防部各相关部门认可使用。

简介这些金属平均晶粒度测试方法根本上是测量过程。

因为这一过程完全是独立于金属及其合金材料的几何学问题。

实际上，这些基本方法也应用于评估非金属的平均晶粒、晶体及晶胞尺寸。

如果材料组织结构接近于标准对比图谱中的某一个图的话，可以采用对比法。

截距法和求积法也经常应用于确定平均晶粒度。

然而，对比法不能应用于单个晶粒的测量。

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试样的平均晶粒度。

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。

本标准的使用者应建立适合的安全健康的操作规范和使用局限性。

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%。