低合金钢奥氏体晶粒度显示方法的研究重点

奥氏体晶粒显示及晶粒度的测定教程文件一、奥氏体晶粒显示在金相显微镜下观察金属材料的组织时，为了研究材料的奥氏体晶粒大小、形态和分布等性质，需要加入化学试剂，在经过水洗、酸洗、水洗，烘干后进行显微观察。

下面我们分别介绍样品制备和观察方法。

1、样品制备（1）磨削和抛光使用砂纸或研磨布对试样进行磨削，先铁氧化活化，主要是为了去除表面的薄层氧化物，使其表面平整。

然后使用了150目或200目的砂纸或研磨布进行磨削，直到表面平整，再使用2000目或2500目的研磨布进行抛光，获得较好的光洁度，以便于金相显微镜下观察。

（2）腐蚀将试样放入腐蚀试液中，试液可以是： 3%硝酸、酸化硼酸、 5%氢氟酸等。

腐蚀时间要控制在合适的范围内，通常为数秒至数分钟不等。

腐蚀后同时进行多次水清洗，水清洗时间要较久，以保证清洗干净。

2、观察方法奥氏体晶粒可以使用显微镜在金相台下观察，需要放上阳极片，在显微镜的镜片下方插上相片插座，然后可以通过目镜和物镜来观察晶粒。

A型奥氏体晶粒：这类晶粒不容易出现孪晶现象，其晶界比较清晰。

颜色为深褐色至浅金色。

B型奥氏体晶粒：这类晶粒通常呈孪生晶形，晶粒内部存在胞状结构。

颜色较明亮，为浅金黄色。

C型奥氏体晶粒：这类晶粒属于低温下形成，一般在0-280℃的温度区间内。

其晶界不太清晰，常出现位错带。

颜色为深褐色。

奥氏体晶粒度是指材料中奥氏体晶粒大小的评价指标。

其测量方法一般是使用线条法或图像处理软件测量。

1、线条法该方法是通过金相显微镜下的目镜标尺或物镜标尺来测量晶粒大小。

研究者需要在显微镜下调整放大倍率和焦距，找到研究对象后，在其表面划出多条等距离的线条，然后统计跨过线条的晶粒个数，并计算平均直径，从而得到晶粒度的值。

2、图像处理软件测量该方法是通过数字化镜头在计算机中对图像进行处理，并通过软件计算晶粒大小的方法。

具体步骤为：将样品放在金相台下，通过数字化摄像机记录图像，然后将图像传入计算机中，并通过图像处理软件选取研究目标进行分析。

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。

显示奥氏体晶粒度的方法对于一些含合金元素的钢用饱和苦味酸溶液+5毫升洗洁精(我用雕牌的一种生姜洗洁精效果比其他像白猫牌的要好) 加热到55度左右浸蚀5~15分钟就能显示楼主所需要的实际晶粒度了原理应该就是电化学反应洗洁精起缓蚀作用因为晶界处容易腐蚀氧化在缓蚀剂的作用下晶粒内的组织被延后腐蚀晶界腐蚀程度加深所以容易看清楚奥氏体晶界要明白想在室温下测定非奥氏体钢的奥氏体晶粒度快速淬火后用以上试剂显示效果是比较理想的对于中碳（合金）结构钢淬火+高温回火（调质）后晶粒度检测时，往往较难有效的浸蚀出晶粒（原奥氏体晶界），越是回火组织均匀（均匀回火索氏体）越难。

推荐：用饱和苦味酸+几滴盐酸+几滴饱和FeCl2+几滴洗洁精浸蚀效果较佳。

金相腐蚀剂除某些非金属夹杂物、铸铁中的石墨相、粉末冶金材料中的孔隙等特殊组织外，经抛光后的试样磨面，必须用浸蚀剂进行“浸蚀”，以获得（或加强）图象衬度后才能在显微镜下进行观察。

获得衬度的方法很多，据获得衬度过程是否改变试样表面，可分为不改变表面方法，如光学法，和改变试样表面方法，如电化学浸蚀法、物理浸蚀法两大类。

最常用的浸蚀方法是化学浸蚀法。

纯金属或单相金属的浸蚀是一个化学溶解过程。

晶界处由于原子排列混乱，能量较高，所以易受浸蚀而呈现凹沟。

各个晶粒由于原子排列位向不同，受浸蚀程度也不同。

因此，在垂直光线照射下，各部位反射进入物镜的光线不同，从而显示出晶界及明暗不同的晶粒。

两相或两相以上合金的浸蚀则是一个电化学腐蚀过程。

由于各相的组织成分不同，其电极电位亦不同，当表面覆盖一层具有电解质作用的浸蚀剂时，两相之间就形成许多“微电池”。

具有负电位的阳极相被迅速溶解而凹下；具有正电位的阴极相则保持原来的光滑平面。

试样表面的这种微观凹凸不平对光线的反射程度不同，在显微镜下就能观察到各种不同的组织及组成相。

浸蚀时可将试样磨面浸入浸蚀剂中，也可用棉花粘取浸蚀剂擦拭试样表面。

根据组织特点和观察时的放大倍数，确定浸蚀的深浅，一般浸蚀到试样磨面稍发暗时即可。

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。

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%。

当加热到AC3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冊味酸酒精溶液浸蚀，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%BaCO60淋炭或30%NOCG+70%木炭的渗碳箱中，加热到920〜940C保温8小时，然后缓慢冷却。

此法常用来测定低碳钢的奥氏体晶粒度。

实验二钢的奥氏体晶粒度的测量一、实验目的1．熟悉测定钢的奥氏体晶粒度的方法。

2．研究加热温度和保温时间及循环热处理对奥氏体晶粒度大小的影响。

3．从晶粒大小的观念出发确定合理的热处理加热规程。

二、实验内容奥氏体晶粒度――奥氏体晶粒的大小。

分1－8级，1级最粗大，8级最细小。

1．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。

每一平方毫米内奥氏体晶粒的数目N与形核率n及线生长速度cN=1.01(n/c)1/2n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。

2．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大小。

实际晶粒度与起始晶粒度、奥氏体化温度、奥氏体状态停留时间和加热速度有关。

实际晶粒度粗大，往往使钢的机械性能，特别是冲击韧性、疲劳性能降低。

实际晶粒度细小，可以提高钢的屈服强度、正断强度和疲劳强度，同时具有较高的塑性和冲击韧性，降低钢的脆性转变温度。

晶粒超细化方法：快速循环相变加热淬火，循环加热正火，摆锤式循环热处理，快速加热和形变热处理。

3．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，奥氏体所具有的晶粒大小。

一般选择930℃8小时。

4．奥氏体晶粒度的测量方法1）奥氏体晶粒度的显示方法直接腐蚀法：也叫晶粒边界腐蚀法。

适用于测定淬火时得到的马氏体或贝氏体组织钢的奥氏体晶粒度。

热处理工艺：将试样加热到930℃,保温3小时，水冷，磨去脱碳层制成金相试样。

用含有0.5～1％烷基磺酸盐的100克苦味酸饱和水溶液腐蚀晶粒边界变黑即可测定奥氏体晶粒度。

如果晶界不清晰，可经二、三次腐蚀，抛光重复操作，或将腐蚀液加热到50℃进行腐蚀。

2）奥氏体晶粒度测定方法：比较法：在100倍显微镜下直接观察，然后选择其晶粒度具有代表性的视场与标准级别图中的1－16图比较，并确定出试样的晶粒度。

弦计算法：当测量的准确度要求较高或晶粒为椭圆形时。

摸索奥氏体晶粒度的显示方法从我厂产品技术条件中体现出的用户对钢材晶粒度的检验要求，以不止停留在对实际晶粒度的检验上了，随着用户要求的提高，对钢材奥氏体晶粒度的级别有所要求的用户越来越广泛。

为满足用户要求，并对我厂钢材奥氏体晶粒大小有更为清晰的了解，我们有必要对奥氏体晶粒的显示方法做较为深入的摸索。

为此我试验小组自去年年初便开始了对奥氏体晶粒显示方法的摸索与实践。

现有技术条件中对晶粒度级别有要求的分两类：实际晶粒度、奥氏体晶粒度。

实际晶粒度的显示是试样在热轧态下直接腐蚀后显现的。

而奥氏体晶粒的显示则必须是将试样重新加热完全奥氏体化后以一定的冷却方式冷却后获得的。

目前我们使用较多的显示奥氏体晶粒的方法有三种——渗碳法、氧化法、直接淬火法测奥氏体晶粒度。

渗碳法——碳含量≤0.25％的碳素钢和合金钢使用渗碳法显示奥氏体晶粒度。

渗碳试样热处理在930±10℃保温6h，必须保证获得1mm以上的渗碳层，渗碳剂必须保证在规定的时间内产生过共析层。

试样以缓慢的速度炉冷至下临界温度以下，足以在渗碳层的过共析区的奥氏体晶界上形成渗碳体网，试样冷却后切取新切面，经磨制和腐蚀，显示出过共析区奥氏体晶粒形貌。

所有侵蚀剂为4％硝酸酒精溶液。

渗碳法多为仲裁用的较为大多用户所认可方法。

此法尤其可显示钢材的本质晶粒度是粗晶粒钢还是细晶粒钢，例如Alsol的含量对钢材奥氏体晶粒长大的影响用此法便可得到清晰的体现,如图1渗碳法显示混晶图片。

渗碳法热处理分为两个阶段，一般渗碳保温时间为6h，缓慢冷却时间为6～7h,则总需耗时13h~14h。

此法试验时间长，加之本试验室热处理炉使用较为紧张，出现与拉力，端淬抢用炉子现象，此更加影响渗碳法报出晶粒度结果的时间，另外渗碳后试样过共析层浅，渗碳体网在100倍放大倍数下不易分辨，如图2渗碳法显示的晶界形貌，故渗碳法在实际操作中存有诸多不便，在实际生产检验中较少采用。

图1渗碳法显示的混晶形貌图2渗碳法显示的晶界形貌200×氧化法——碳含量0.25％～0.60%的碳素钢和合金钢，将预抛磨试样一表面朝上置于炉中，除非另有规定，对碳含量≤0.35%钢的试样在900℃±10℃加热；碳含量＞0.35％钢的试样在860℃±10℃下加热，保温1h，然后淬入冷水或盐水中。

22CrMoH材料奥氏体本质晶粒度显示方法—渗碳法的优化摘要：奥氏体晶粒度大小是钢材重要的质量指标。

本文通过对 22CrMoH 材质的钢材采用 4 种不同的工艺试验，找到了高效合理的渗碳法显示奥氏体晶粒度，并推广至 20CrNiMoH及 1538MV 钢材的奥氏体晶粒度显示。

关键词：热处理工艺；渗碳法；奥氏体晶粒度；网状碳化物一、背景概述奥氏体晶粒度是衡量晶粒度大小的尺度，有三种不同晶粒度的概念，即起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。

钢铁材料在奥氏体化过程中，奥氏体的转变刚刚完成时的晶粒度称为起始晶粒度。

钢铁材料在某一具体的加热条件下所得到的奥氏体晶粒度大小称为实际晶粒度。

用以表明钢铁材料奥氏体晶粒度长大倾向的晶粒度称为本质晶粒度。

研究表明，晶粒度细小，钢铁材料的强度、塑性和韧性高，可以适用于更复杂的工况条件，并且使用寿命延长。

反之，晶粒度粗大，则钢铁材料的强度、塑性和韧性低，使用周期短，甚至无法使用。

因此，奥氏体晶粒度是衡量钢铁材料质量的重要指标，并且钢铁行业内通常采用奥氏体本质晶粒度来判定钢铁材料的好坏。

钢铁材料的奥氏体本质晶粒度显示方法一般采用渗碳法、氧化法、网状铁素体法、网状珠光体法等。

齿轮锻件用钢属于低碳合金钢，国家标准推荐采用渗碳法进行奥氏体本质晶粒度的显示。

试样处理的工艺规范为：试样热处理在927℃±14℃保温8h，必须保证获得1.27mm以上的渗碳层，必须保证在规定的时间内产生过共析层。

我司目前齿轮锻件用钢材料有22CrMoH、20CrNiMoH，每月钢材使用量大约2000吨，占公司钢材用量的30%左右，齿轮锻件用钢在公司的生产当中占有很大的比重。

依据标准要求，我司22CrMoH齿轮锻件用钢采用渗碳法进行奥氏体本质晶粒度的显示。

通过执行过程发现，该工艺规范对试样处理工艺的操作要求描述宽泛，并且未明确加热保温后的冷却方式，按该工艺规范要求执行后，试样的奥氏体本质晶粒度经常显现不清晰、或无法显现，导致奥氏体本质晶粒度判定不准确甚至无法判定，需重新返工制备，耗费时间长，严重制约了生产效率。

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。