晶粒度检测［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》）。
2 金属平均晶粒度的测定方法
《金属平均晶粒度测定方法》GB/T 6394-2017测定平均晶粒度的基本方法有:比较法、面积法、截点法。
国标GB/T 6394-2017中描述了钢产品中实际晶粒度和奥氏体晶粒度的测定方法。在钢产品中奥氏体本质晶粒度的测定通常使用渗碳法。即将样品加热到930℃，并经过一定时间的保温，在此状态下奥氏体中的碳化物将会从晶界上析出，以达到显示时奥氏体晶界的目的。由此可以通过析出的碳化物网络来测量及评定样品晶粒度大小。
对于不同钢产品，所采用的析出晶界网格的方法也不尽相同，比如有：氧化法、真空法、网状铁素体法、加热缓冷法、晶粒边界腐蚀法、网状珠光体法等，在此不再赘述。
2.1比较法
比较法，即是将所需检测的样品的晶粒大小及分布状态图片与平均晶粒度标准评级图谱进行比较，在平均晶粒度标准评级图谱中出与所需检测样品晶粒图片最为接近的合适位置，以此来评定样品的平均晶粒度大小，此时可以用对应的标准评级图谱所显示的晶粒度级别来近似标识所需检测样品的晶粒度值。在对具有等轴晶粒的再结晶材料进行评定时一般适用此方法。值得注意的是：此方法的前提条件是所需检测样品的晶粒图片的放大倍数必须要与标准评级图谱的放大倍数相同。
较为通用的标准评级图主要有以下四个系列:
a.评级图Ⅰ（放大倍数：100倍）:无孪晶晶粒(浅腐蚀)。
b.评级图Ⅱ（放大倍数：100倍）:有孪晶晶粒(浅腐蚀) 。
c.评级图Ⅲ（放大倍数： 75倍）:有孪晶晶粒(深腐蚀) 。
d.评级图Ⅳ（放大倍数：100倍）:钢中奥氏体晶粒(渗碳法) 。
常用材料推荐使用的标准评级图见下表1。
表1 常用材料推荐使用的标准评级图片
标准评级图 | 适用范围 |
图Ⅰ | 1）铁素体钢的奥氏体晶粒即采用氧化法、直接淬硬法、铁素体网法及其他方法显示的奥氏体晶粒； 2）铁素体钢的铁素体晶粒； 3）铝、镁和镁合金、锌和锌合金、高强合金 |
图Ⅱ | 1）奥氏体钢的奥氏体晶粒（带孪晶的）； 2）不锈钢的奥氏体晶粒（带孪晶的）； 3）镁和镁合金、镍和镍合金、锌和锌合金、高强合金 |
图Ⅲ | 钢和钢合金 |
图Ⅳ | 1）渗碳钢的奥氏体晶粒； 2）渗碳体网显示的经历； 3）奥氏体钢的奥氏体晶粒（无孪晶的） |
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检验人员需要正确判断检验过程中所选择和使用的合适的放大倍数及检验面的尺寸大小(即检验面所包含的晶粒数量)；选择和使用具有代表性的试样截面的数量、位置、测定特征等；选择和使用合适的视场来测定检验样品的平均晶粒度。而不是凭借个人视觉或主管感觉来选择评定区域。
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