晶粒度与晶粒尺寸关系
奥氏体晶粒(austenite grain)
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。
(2)化学试剂腐蚀法。
钢材经不同温度的淬火一回火处理后，磨光并用饱和苦味酸水溶液和新洁尔灭几滴浸蚀能抑制马氏体组织，促使奥氏体晶界的显示。
或者直接用盐酸1～5mL、苦味酸(饱和的)和乙醇浸蚀，使马氏体直接显示出来，利用马氏体深浅不同和颜色的差异而显示出奥氏体的晶粒大小，此法适用于合金化程度高的能直接淬硬的钢。
(3)控制冷却速度法。
低碳钢、亚共析钢、共析钢、过共析钢可控制冷却速度使钢的奥氏体周围先共析析出网状铁素体、网状渗碳体，或使屈氏体沿晶界少量析出以显示出奥氏体晶粒。
轧钢工理论试题学习版
1.判断题2.4.冷轧与热轧相比具有表面质量好、尺寸精度高的优点。
(√ )3.6.配辊是将孔型配置在轧辊上的一项工作，包括孔型在轧制面上的水平和垂直方向的配置。
( √ )4.7.平均延伸系数是根据实践人为确定的。
( √ )5.9.前张力增加时，则使金属向前流动的阻力减少，增加前滑区，使前滑增加。
( √ )6.11.上、下轧辊的工作直径之差值，叫轧辊压力，其单位用毫米表示。
( √ )7.12.上压力是下辊直径比上辊直径小。
( √ )8.16.碳素钢与合金钢是按化学成份分类的，而优质钢与普碳钢是按质量分类的。
( √ )9.17.碳在固体钢中的存在形式一种是固溶体，另一种是碳化物。
( √ )10.19.铁碳相图是研究碳素钢的相变过程，以及制定热加工及热处理等工艺的重要依据。
( √ )11.22.物体受外力作用产生变形时，在弹性限度以内，变形与外力的大小成正比。
( √ )12.23.压下规程的主要内容包括：轧制道次、翻钢程序、各道次的压下量、各道轧件的断面尺寸等。
( √)13.24.延伸孔型对产品的形状和尺寸影响不大。
( √ )14.25.延伸系数等于轧前的横断面积于轧后横断面积之比。
( √ )15.27. 在产品标准中均规定有钢材尺寸的波动范围，即允许钢材的实际尺寸与公称尺寸之间有一定的偏差，这个偏差一般称为公差。
( √ )16.30.轧件的变形抗力越大，辊缝的弹跳值越大。
( √ )17.31.轧件在轧制时的稳定性取决于轧件的高宽比。
( √ )18.32.轧制工艺制度主要包括变形制度、速度制度和温度制度三部分。
( √ )19.36.最小阻力定律，在实际生产中能帮助我们分析金属的流动规律。
( √)20.38.轧钢产品的技术条件是制定轧制工艺过程的首要依据。
( √ )21.39. 在轧钢生产单位，通常把钢材上的缺陷分为两大块，其一是钢质不良带来的缺陷；其二是轧钢操作不良造成的缺陷。
晶粒度的定义
晶粒度的定义晶粒度是指晶体中晶粒的尺寸和分布特征。
在晶体学中，晶粒度是描述晶体结构特征的一个重要参数，对于理解晶体性质和晶体生长过程具有重要的意义。
晶体是由一系列具有规则排列的原子、离子或分子组成的有序结构，具有均一的化学组成和晶体结构。
晶体中的晶粒是指由大量原子、离子或分子组成的微观颗粒，每个晶粒都具有相同的晶格结构。
晶粒度通常用晶粒的尺寸来描述，即晶体中晶粒的大小。
晶体中晶粒的尺寸和分布特征对晶体的物理性质、化学性质以及晶体的机械性能都有着重要的影响。
晶粒度的大小和分布决定了晶体的结晶度和晶界数量。
晶体的结晶度越高，晶体的性质也越好。
晶粒度越小，晶体的力学性能、热稳定性和硬度等性质也会有所提高。
晶体的晶粒度不仅受原始材料的性质和前处理工艺的影响，也受到晶体生长和晶体转变等过程的影响。
晶体生长过程中，晶粒的尺寸会随着时间的推移而增大，晶体在成长过程中，会和周围的晶粒进行竞争并吸收附近的杂质，从而改变晶体的晶粒度。
晶体转变过程中，晶粒的尺寸也会发生变化，例如晶体的熔化、再结晶和固溶等过程都会引起晶粒尺寸的变化。
为了描述晶体的晶粒度，人们使用了许多方法。
其中常用的方法包括光学显微镜观察、扫描电镜观察和X射线衍射分析等。
在光学显微镜观察中，使用光学显微镜对晶体进行观察，通过测量晶体图像中晶粒的大小来推算晶粒度。
扫描电镜观察则是使用扫描电子显微镜对晶体表面进行观察，通过观察晶粒的形态和尺寸来测量晶粒度。
X射线衍射分析则是通过测量晶体的衍射图案，来间接推测晶体的晶粒度。
晶粒度的控制在许多领域都有着重要的应用。
在材料科学中，通过控制晶粒度可以调控材料的力学性能、热稳定性和导电性等性质，从而制备出具有特殊性能的材料。
在金属材料的热处理中，通过控制合适的退火温度和时间，可以调控金属晶粒的尺寸和分布，从而改变材料的硬度、韧性和塑性等性能。
在半导体材料的制备中，通过控制晶粒度可以调控材料的电子结构和能带结构，从而实现对材料导电性能的控制。
晶粒度
三、影响晶粒度的因素 金属结晶后单位体积中晶粒总数Z与结晶过程中的形核率N(单位时间在单位体积内所形成的晶核数) 和成长速率G(单位时间界面向前推进的距离)之间存在如下关系： N=0.9×（N/G）3/4 上式表明，凡是增大N/G值的方法，都会细化晶粒。即，细化晶粒的两个途径：一是增加形核率N； 二是降低长大速率G ； （1）提高冷却速度细化晶粒： 不同过冷度△T对形核率N和成长速率G的影响如图所示。过冷度等于零时，结晶没有发生；过冷度 增大，形核率和长大速率都增大，过冷度增大至一定值时，形核率N和长大速率G达到最大值。之后，随 过冷度的增大，N和G反而逐渐减小，因过冷度很大，开始结晶温度非常低，造成液态金属中原子扩散速度大则过冷度大。 提高金属结晶冷却速度的方法：降低金属液的浇注温度、采用金属模、水冷模、连续浇注等。对于 大截面的铸锭或铸件，欲获得大的过冷度是不容易实现的，更难以使整个体积范围内均匀冷却以得到较 均匀的晶粒度，因此工业生产中常采用变质处理和振动搅拌等方法来细化晶粒。 （2）变质处理是在液态金属浇注前专门加入可成为非自发晶核的固态变质剂，增加晶核数，提高 形核率，达到细化晶粒的目的。通常在钢中加入铝、钒等。铝合金中加入钛、锆等，用于一些大型铸件 。 （3）采用机械振动、超声振动和电磁搅拌等方法,使结晶过程中形成的枝晶折断裂碎，增加晶核数 ，达到细化晶粒的目的。
二、解释与应用 （1）对于金属的常温力学性能来说，细化晶粒一直是改善多晶体材料的一种有效手段，根据位错 理论，晶界是位错运动的障碍，在外力作用下，为了在相邻晶粒产生切变变形，晶界处必须产生足够 大的应力集中。细化晶粒可以产生更多的晶界，如果晶界结构未发生变化，则需施加更大的外力才能 产生位错塞积，从而使材料强化。同时塑性和韧性也越好。这是因为，晶粒越细，塑性变形也越可分 散在更多的晶粒内进行，使塑性变形越均匀，由内应力集中导致的开裂机会减少，可承受更大的变形 量；而且晶粒越细，晶界面越多，晶界越曲折，裂纹不易萌生；晶粒与晶粒中间犬牙交错的机会就越 多，越不利于裂纹的传播和发展，彼此就越紧固，强度和韧性就越好。在断裂过程中可吸收较多能量, 表现出高韧性。 下表列出晶粒大小对纯铁的力学性能影响。由表可见细化晶粒对于提高金属的常温力学性能作用 很大，因此，通常总是希望钢铁材料的晶粒越细越好。
xRD晶粒尺寸分析1
XRD晶粒尺寸分析注：晶粒尺寸和晶面间距不同计算晶粒大小：谢乐公式：D=kλ/βcosθD—垂直于反射晶面（hkl）的晶粒平均粒度 D是晶粒大小β--（弧度）为该晶面衍射峰值半高宽的宽化程度K—谢乐常数，取决于结晶形状，常取0.89θ--衍射角λ---入射X射线波长（Ǻ）计算晶面间距：布拉格方程：2dsinθ=nλ d是晶面间距。
此文档是用XRD软件来分析晶粒尺寸，用拟合的办法，而不是用谢乐公式很多人都想算算粒径有多大。
其实，我们专业的术语不叫粒径，而叫“亚晶尺寸”，它表征的并不是一个颗粒的直径。
A 这么说吧，粉末由很多“颗粒”组成，每个颗粒由很多个“晶粒”聚集而成，一个晶粒由很多个“单胞”拼接组成。
X射线测得的晶块尺寸是指衍射面指数方向上的尺寸，如果这个方向上有M个单胞，而且这个方向上的晶面间距为d，则测得的尺寸就是Md。
如果某个方向（HKL）的单胞数为N，晶面间距为d1，那么这个方向的尺寸就是Nd1。
由此可见，通过不同的衍射面测得的晶块尺寸是不一定相同的。
B 如果这个晶粒是一个完整的，没有缺陷的晶粒，可以将其视为一个测试单位，但是，如果这个晶粒有缺陷，那它就不是一个测试单位了，由缺陷分开的各个单位称为“亚晶”。
比如说吧，如果一个晶粒由两个通过亚晶界的小晶粒组成（称为亚晶），那么，测得的就不是这个晶粒的尺寸而是亚晶的尺寸了。
C 为什么那么多人喜欢抛开专业的解释而用“粒径”这个词呢？都是“纳米材料”惹的祸。
纳米晶粒本来就很小，一般可以认为一个纳米晶粒中不再存在亚晶，而是一个完整的晶粒，因此，亚晶尺寸这个术语就被套用到纳米晶粒的“粒径”上来了。
实际上，国家对于纳米材料的粒径及粒径分布的表征是有标准的，需要用“小角散射”方法来测量。
比如，北京钢铁研究总院做这个就做了很长时间。
但是呢，一则，做小角散射的地方还不多，做起来也特别麻烦（现在好一些了，特别是对光能自动一些了），所以，很少有人去做，而且，用衍射峰宽计算出来的“粒径”总是那么小，何乐而不为呢？我私下地觉得吧，这些人在偷换概念。
晶粒度标准
晶粒度标准
晶粒度是指晶体中晶粒的大小和形状。
晶粒度标准是根据晶体中晶粒的尺寸范围和形态特征进行规定的，用于对晶粒度进行评价和分类。
常见的晶粒度标准有以下几种：
1. ASTM晶粒度标准：由美国材料与试验协会（ASTM）制定
的标准。
根据晶粒尺寸与晶粒形态进行分类，主要适用于金属材料的晶粒度评价。
2. JIS晶粒度标准：由日本工业标准化组织（JIS）制定的标准。
根据晶粒的形状、尺寸和分布状况进行分类，适用于金属材料的晶粒度评价。
3. GB晶粒度标准：由中国国家标准化组织制定的标准。
主要
以ASTM和JIS为基础，对金属材料的晶粒度进行了适当修改和补充。
4. ISO晶粒度标准：由国际标准化组织（ISO）制定的标准。
与ASTM和JIS相似，适用于金属材料的晶粒度评价，但更加细致和全面。
这些晶粒度标准主要通过显微镜观察晶粒的形态和尺寸，然后根据标准中的分类方法进行评价和描述。
不同材料和应用领域有不同的晶粒度要求，选择合适的晶粒度标准能够更好地评估材料的性能和质量。
轧钢高级试卷2
2011年莱钢职业技能鉴定统一试卷轧钢工高级工理论知识2合并卷一、选择题（请将正确答案的代号填入括号内，每题2分，共410分）1.>( )表示轧制一吨合格钢材需要的原料吨数。
A．金属消耗系数 B．金属平衡表 C．合格率答案：A2.>( )生产过程是将实心管坯穿成空心的毛管，然后再将其轧制成所要求尺寸的钢管。
A．无缝钢管 B．焊接管 C．角钢答案：A3.>金属晶体在外力作用下，沿一定的晶面和晶向产生相对移动的现象称为( )。
A．孪生 B．滑移 C．屈服答案：B4.>金属热加工比冷加工时( )。
A．变形抗力低能量消耗小B．变形抗力低能量消耗多C．变形抗力高能量消耗多答案：A5.>开口位置在孔型周边之上的孔型称为( )。
A．闭口式孔型 B．开口式孔型 C．半开口式孔型答案：B6.>控制轧制工艺对钢板性能的影响是( )。
A．只提高钢板的强度B．只改善钢板韧性C．既提高强度又改善韧性答案：C7.>冷轧后的脱脂目的在于除去钢板表面的( )。
A．油污 B．氧化铁皮 C．缺陷8.>六角钢属于( )。
A．简单断面型钢 B．复杂断面型钢 C．板带钢答案：A9.>摩擦系数增加平均单位压力( )。
A．增加 B．减小 C．不变答案：A10.>摩擦系数增加平均单位压力( )。
A．增加 B．减小 C．不变答案：A11.>热轧无缝钢管生产过程有( )两个主要变形工序。
A．穿孔和轧管 B．酸洗和除鳞 C．开坯和精整答案：A12.>上辊调整装置又称为( )。
A．导卫装置 B．压下装置 C．传动装置答案：B13.>椭圆－方孔型系统的缺陷是( )。
A．延伸系数小 B．轧件得不到多方向压缩C．不均匀变形严重 D．轧件周边冷却不均答案：C14.>箱形孔型具有( )的特点。
A．轧件尺寸精度高 B．孔型磨损不均C．对轧件夹持力大 D．氧化铁皮易脱落答案：D15.>型钢轧机是以( )命名的。
第四章-2-晶粒度的计算教学文案
把Vm换算成吸附质的分子数(Vm/Vo·NA)乘以一个吸附质分 子的截面积Am，即可用下式计算出吸附剂的表面积S ：
因此，精确测定晶粒度时，应当从测量的半高宽度BM中扣除二类畸 变引起的宽化．
在大多情况下，很多人用谢乐公式计算晶粒度时未扣除二类畸变引起 的宽化．
• 例题.用X射线衍射法测定溶胶-凝胶法制备的 ZnO微粉的晶型时，发现位于31.73o, 36.21o， 62.81o的三个最强衍射峰发生的宽化，这说明了 什么？三个衍射峰的半峰宽分别为0.386 o，0.451 o和0.568 o, 试计算ZnO微粉中晶粒粒径。
比表面积的测定范围约为0.1-1000m2／g，以ZrO2粉料为例， 颗粒尺寸测定范围为lnm～l0μm．
3 比表面积法
•
BET方程为：
式中，V为被吸附气体的体积；Vm为单分子层吸附气体的 体积；
•令
Vm 1 A B
将上述BET方程改写为
通过不同压强下，气体吸附量的对应关系可得到系数 A,B,进一步得到Vm。
透射电镜卟观啉察铁核法壳催化剂
电镜照片 仪器照片
高分辨透射电子显微镜
• 透射电子显微镜发展的另一个表现是分辨率的不断提高。 目前200KV透射电子显微镜的分辨率好于0.2nm，1000KV透 射电子显微镜的分辨率达到0.1nm。
• 透射电子显微镜分辨率的提高取决于电磁透镜的制造水平 不断提高，球差系数逐渐下降；透射电子显微镜的加速电 压不断提高，从80KV、100KV、120KV、200KV、300KV直到 1000KV以上；为了获得高亮度且相干性好的照明源，电子 枪由早期的发夹式钨灯丝，发展到LaB6单晶灯丝，现在又 开发出场发射电子枪。
– 这说明制备的粒子是纳米级晶粒。
金属晶粒度的影响因素
金属晶粒度的影响因素全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：金属晶粒度是金属材料的一个重要性能指标，影响着金属材料的力学性能、塑性变形能力、导电性和磁性等物理化学性质。
金属晶粒度的大小取决于多种因素，包括金属的成分、热处理工艺、形变方式等。
下面我们将详细探讨金属晶粒度的影响因素。
金属的成分是影响晶粒度的重要因素之一。
不同种类的金属具有不同的晶体结构和晶格参数，这决定了金属材料的晶粒度。
一般来说，含有固溶体和析出相的金属材料晶粒度较小，而含有多相结构的金属晶粒度较大。
金属的晶粒度通常与其原子尺寸、原子之间的相互作用力密切相关，不同金属成分之间的相互作用力不同，因此也会导致金属晶粒度的差异。
金属的热处理工艺也是影响晶粒度的重要因素之一。
热处理是指通过控制金属材料的加热和冷却过程，改变其晶粒结构和大小的工艺方法。
通常来说，高温固溶处理能够促使金属晶粒长大，而快速冷却则有助于细化晶粒。
退火处理也是一种常用的改变金属晶粒度的方法，通过适当的退火工艺，可以促使金属材料中的析出相在晶界处析出，从而细化晶粒。
金属的形变方式对晶粒度也有一定的影响。
金属材料在加工过程中常常会受到形变，比如轧制、拉伸、挤压等，这些形变会导致金属晶粒的细化。
通过加工形变，能够消除金属中的位错和晶界等缺陷，促进晶界迁移和再结晶，从而细化晶粒。
温度和应变速率等外部条件也会对金属晶粒度造成影响。
一般来说，高温和低应变速率有利于金属晶粒的长大，而低温和高应变速率则有助于细化晶粒。
金属材料的冷处理和热处理条件也会导致晶粒度的改变，比如快速淬火能够细化金属晶粒，而退火处理则有助于促使金属晶粒重新长大。
金属晶粒度受多种因素的影响，包括金属的成分、热处理工艺、形变方式、外部条件等。
通过合理控制这些影响因素，可以有效地控制金属的晶粒度，提高金属材料的力学性能和物理化学性质。
在金属材料的制备和加工过程中，需要综合考虑这些因素，以实现对金属晶粒度的精确控制和优化。
金属材精整工技师技能题库2022
金属材精整工技师技能题库2022一、填空题1.钢管矫直机有（机械压力矫直机）、（斜辊矫直机）和（张力矫直机）等几种形式。
2.常用的斜辊矫直机按辊子数量分类，有（五辊矫直机）、（六辊矫直机）和（七辊矫直机）等形式。
3.矫直工序的目的是（消除轧制）、（运送）、（冷却）和（热处理）过程中产生的钢管弯曲，另外还兼有减小钢管椭圆度的作用。
4.在多辊矫直机中，被矫直的钢管是边（旋转）、（转前进），以螺旋形的方式而进行矫直。
5. 矫直压下量的调整是根据被矫钢管的（材质）、（弯曲度）和所要求的（精度），通过调整上下辊之间的距离来实现的。
6. 矫直辊的角度则以保证（钢管）与（辊子表面）达到良好的接触原则。
7. 钢管矫直初调整时，可以将钢管送入辊中，使辊身长度（4分之3）与管子接触。
辊子与管子的接触部分间隙一般不大于（0.05～0.1）毫米（用塞尺检查），以免发生矫凹缺陷。
8.斜辊矫直机按结构形式分为（卧式斜辊矫直机）、（立式斜辊矫直机）、（C型机架式斜辊矫直机）、（回转框架式斜辊矫直机）9. 辊式矫直的工作原理：钢管在辊式矫直机上通过多个（交错排列的辊子），经受多次（反复弯曲）而得到矫直。
10. 影响斜辊矫直机矫直钢管的因素一般有：（合理的辊型曲线）、（合理的辊间距）、（合理的辊压角）和（合理的矫直挠度）11. 矫直挠度就是矫直（中间辊向上）的调节量12. 为使钢管矫的直，必须使要矫直的部分处于（弹塑性）变形范围内，以便产生与原始弯曲相反的（永久变形）。
13.矫直机的中间矫直辊2号可作（高度调节），以迫使钢管在矫直过程中产生（纵向弯曲）。
14.压力矫直机机构简单，但需人工辅助操作，矫直质量不高，故一般作（粗矫）和（异型管）矫直，或用来矫直个别（弯曲过大）而无法送入斜辊矫直机的钢管。
15.目前广泛采用的是（斜辊矫直机），其矫直辊排列形式为（交错布置），矫后加工硬化小，（中间压下辊）可给予较大压下量，以提高矫直效果，适于（高强度）和（高弹性）管材的矫直。
晶粒尺寸的判定
在1mm3内晶粒的 平均数量 1 2.8 8 22.6 64 181 512 1448 4096 11585 32381 92682 262144 741458 2107263 6010518
钢的晶粒度测定(参考YB27-77)
(3) 测定非等轴晶粒时(扁园或伸长的)，沿试样的三轴线分别 计算出各轴线方向每一毫米长度的平均晶粒数目。每一轴线方 向的平均晶粒灵敏，必须在不少于三条直线上求得。由试样三 个轴线方向得出的每一毫米长度的平均晶粒数量值之积乘以晶 粒扁园系数0.7，即可求出每1mm3内的平均晶粒数。再查表2 确定其晶粒度。
b. 将显微图象投影到毛玻璃屏上，计算被一条直线相交的晶粒 数目，直线要有足够的长度，以便使被一条直线相交截的晶粒数不 少于10个。
c. 计算时，直线端部未被完全交截的晶粒应以一个晶粒计算。 d. 最少应选择三个不同部位的三条直线来计算相截的晶粒数。 用相截的晶粒总数除以选用直线的总长度(实际长度以毫米计)，得 出弦的平均长度(mm)。 e. 用弦的平均长度查表2确定钢的晶粒度。 f. 计算也可以在带有刻度的目镜上直接进行。
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。
直测计算法
(1) 利用物镜测微尺寸出目镜测微尺(或毛玻璃投影屏上的 刻尺)每一刻度的实际值。
式中：n——每1mm3内平均晶粒数。 n1——a轴方向每一毫米长度平均晶粒数。 n2——b轴方向每一毫米长度平均晶粒数。 n3——c轴方向每一毫米长度平均晶粒数。 0.7——晶粒扁园度系数。