JIS G0551-1998 钢的奥氏体晶粒度测定法(中文)
奥氏体晶粒显示及晶粒度的测定教程文件
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。
实验一钢中奥氏体晶粒的显示和晶粒度测定(1)
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
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。
钢的奥氏体晶粒度的测量
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。
实验一钢的奥氏体晶粒度的测定及评级方法
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规定显示奥氏体晶粒大小的方法有以下几种：（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图1 过共析钢的状渗碳体(×100)蚀。
钢的晶粒度测定
一、实验目的 熟悉奥氏体晶粒度的显示 和实际晶粒大小的测定。
二、实验原理 （一）、晶粒显示方法 1、铁素体钢的奥氏体晶粒度 1）、渗碳法 渗碳钢采用渗碳法显示奥氏 体晶粒度。
渗碳层的过共析区的奥氏体晶界析出的渗碳体网 100X
2）、网状铁素体法 含碳0.25~0.60%的碳 钢，含碳0.25~050%的合金钢。
20钢 退火 100X
3）、氧化法 含碳0.35~0.60%的碳钢和 合金钢。
）、直接淬火硬化法 含碳量小于或等于0.35的 钢样。经热处理后，显示出完全 淬硬为马氏体的原始奥氏体晶粒 形貌。
4
25钢
900℃加热 保温1h 淬火马氏体
5）、网状渗碳体法 过共析钢（一般含碳大于 1.00%的碳钢），如没有特别规 定，均在820+10℃下加热。至 少保温30分钟，以足够缓慢的速 度随炉冷却至低于临界温度以 下，使奥氏体晶界上析出渗碳体 网。
30CrMnTi 原始奥氏体晶粒
（三）、晶粒度的数值表示 晶粒度表示法常分两种 1、优势表示法 如果优势晶粒度占视场90%以上，即可写成一种晶 粒度，如果测量的混合晶粒度，占优势的级别写在前 面，如7-8级，7-5级，表示占优势的晶粒度级别为7级。 2、综合表示法 晶粒度评定取5~10个，平均晶粒度级别可有下式 计算 m=∑ab/∑b 其中 m——平均晶粒度 a——各视场中的晶粒度级别 b——视场数
（二）、晶粒度的测定方法 1、比较法 比较法是通过与晶材料或铸态材料。
标准评级图
2、弦计算法 先将待测试样选择有代表性的部位置于100X下观察，当晶 粒过大或过小时，倍数可适当缩小或放大，使视场内直径上不 少于50个晶粒为限。 用所测量目镜上选择出几条足够长的线段（长度相等）， 数出直线截的晶粒总数，线段端部未被完成交截的晶粒应按一 个晶粒计算，然后按下列计算弦的平均长度，查表确定晶粒度 级别。 d=nL/ZM 式中 d——弦的平均长度 n——线段条数，一般3条 L——每条线段长度（mm），一般取50mm Z——相截晶粒总数 M——放大倍数
钢的奥氏体晶粒大小的测定
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）。
奥氏体晶粒度的测定
一、实验目的
1、熟悉奥氏体晶粒度的测定方法 2、了解加热温度对奥氏体晶粒大小的影响
二、实验原理
比较法是用来测定晶粒度的最常用方法。将已准备好的试样在100倍显微镜 下进行观察，然后与标准晶粒度级别图进行比较，最近似的标准晶粒度级别定位 试样的晶粒度级别。若显微镜的放大倍数不是100倍时，仍可按标准晶粒度级别 图进行测定观察，然后按表进行换算。
三、实验方法
奥氏体晶粒的显示方法： 1、渗碳法 2、等温法 3、正火法 4、氧化法 5、腐蚀法
淬火钢中的马氏体形态观察
• 一、实验目的
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1、观察分析低、中、高碳钢淬火后的马氏体组织形态； 2、了解钢的含碳量和奥氏体化温度对马氏体形态的影响。
钢中的典型马氏体形态有2种：板条马氏体，其主要特征是：呈细长的板条状，许 多尺寸大致相同的板条马氏体定向地相互平行排列组成马氏体板条群，其内部亚结构 为位错。针状马氏体，其主要特征是：呈针状或片状，其空间立体形状为双透镜状。 在原奥氏体晶粒中最初形成的马氏体片往往是最大的，贯穿整个奥氏体晶粒，其后陆 续形成的马氏体片越来越小，相互之间呈一定交角，分割奥氏体。
• 二、实验原理
• 三、实验方法
• 在不同备金相试样， 在金相显微镜下观察马氏体形态。
金相组织分析与数码摄影
• 一、实验目的
• • 1、了解不同典型类型金属材料的组织特点； 2、掌握数码摄影技术。
• 二、实验原理 • 金相数码摄影是简洁快速高效的微观组织观察和分析手段，正逐渐代替传统暗室
技术。其原理是将试样的光学信号转变为数字信号，在显示终端上进行显示和分析。
• 三、实验方法 • 针对多种类型和状态的金属材料进行金相试样制备，然后造XJG-05型大型金相显
实验一钢的奥氏体晶粒度的测定
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。
奥氏体晶粒度测定
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:式中：n —显微镜放大100倍时，6.45cm 2⑴n 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N =1.01 -[2. 丿由上式可知，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 C 提高到800C 时n 增大280倍而c 仅增加40倍。
表— 奥氏体形核（）和线生长速度（）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— 力口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 C ），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。
JIS G0551-1998 钢的奥氏体晶粒度测定法(中文)
日本工业标准日本标准协会翻译出版JIS G0551:1998钢的奥氏体晶粒度测定法ICS 77.040.99;77.080.20关键词：奥氏体钢，钢，黑色金属，含铁合金，晶粒尺寸参考编号：JIS G 0551:1998（E）G 0551:1998前言本译文基于最初由国际贸易和工业大臣修订日本工业标准，并且日本工业标准委员会经过考虑认为符合工业标准化法。
因而JIS G 0551:1998代替JIS G 0551:1977。
制定日期：1956-01-19修订日期：1998-02-20官方发布日期：1998-02-20调查：日本工业标准委员会铁及钢分委会JIS G 0551:1998，1998年6月英文第一版本出版翻译和出版：日本标准协会4-1-24,Akasaka,Minato-ku,Tokyo,107-8440 JAPAN如对内容发生任何疑问，JIS原著有决定权日本工业标准 JIS G0551：1998钢的奥氏体晶粒度测定法前言：自1956年建立本标准以来，至今仅1977 年作了部分修改，考虑到这二十年来最新标准的修改及技术进步。
为了与国际标准ISO643：1983，“钢—铁素体及奥氏体晶粒度显微测定法”一致作了这次修改。
修改要点如下：a) 所用的符号及定则与国际标准一致，同时建立“试验报告”新条款。
b) 饱和苦味酸水溶液刻蚀Bechet-Beaujard法和控氧化的Rohn法作为试验方法添加在附录里。
同时利用截距表征的计算法作为测定方法也添加在附录里。
1 范围本日本工业标准规定了测量钢的奥氏体晶粒度（此后所提及的“晶粒度”）试验方法。
注：相应的国际标准如下：ISO643 钢—铁素体及奥氏体晶粒度显微测定法。
2 建立标准的参考通过本标准的参考，下述标准所保留的条文构成了标准条文。
下述所指的标准最新版本（包括修改版本）将被使用。
JIS G0561 钢的硬化试验方法（末端淬透性法）3 定义对本标准使用下述定义。
奥氏体晶粒度的测定
三、内容
1.奥氏体晶粒的显示方法： 奥氏体晶粒的显示方法： 奥氏体晶粒的显示方法 外来元素渗入法： 外来元素渗入法：
a. 渗碳法（用于渗碳钢） 渗碳法（用于渗碳钢） b. 氧化法（用于任何钢种） 氧化法（用于任何钢种）
网状法（控制冷却速度的方法） 网状法（控制冷却速度的方法）
a. 网状铁素体法：适合碳含量为 网状铁素体法：适合碳含量为0.25%—0.6%的亚 的亚 共析钢 b. 网状珠光体（屈氏体）法：成分接近共析点 网状珠光体（屈氏体） c. 网状渗碳体法：适合碳含量大于 网状渗碳体法：适合碳含量大于0.9%的钢种 的钢种 以上方法主要用于本质晶粒度的测定
奥氏体晶粒度的测定
一、实验目的
1.了解显示奥氏体晶粒度的方法，各种方法的 了解显示奥氏体晶粒度的方法， 了解显示奥氏体晶粒度的方法
优缺点和适用范围。 优缺点和适用范围。
2. 掌握奥氏体晶粒大小的测定方法及评级标 准
二、意义
奥氏体晶粒的大小直接影响淬火后工件 的加工性能及机械性能： 的加工性能及机械性能：粗大的奥氏体淬 火后工件易变形，开裂报废； 火后工件易变形，开裂报废；高碳钢奥氏 体晶粒粗大，淬火后残余奥氏体增多， 体晶粒粗大，淬火后残余奥氏体增多，降 低钢的硬度及耐磨性。
弦计法 当晶粒为等轴晶粒时则用此法计算，然 当晶粒为等轴晶粒时则用此法计算， 后按表换算成晶粒级别。 后按表换算成晶粒级别。测定时先在整个 试样上初步观察， 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。 部位及适当的放大倍数进行测量。 弦计法如图所示， 弦计法如图所示，此法可利用一般的小 型显微镜进行测量。 型显微镜进行测量。d=3*L/Z1+Z2+Z3 其中L为 倍目镜中刻度尺在该倍数下的实 其中 为10倍目镜中刻度尺在该倍数下的实 际长度（100倍为 际长度（ 倍为1.60mm，400倍为 ， 倍为 倍为 0.40mm）。 为每次测量尺所截的晶粒数 ）。Z为每次测量尺所截的晶粒数 ）。
国内外晶粒度标准综述
国内外晶粒度标准综述程丽杰【摘要】为推进国内和国际晶粒度检验方法标准的修订,方便国际钢铁贸易交流,推动晶粒度测定试验技术的发展与进步,对国内外晶粒度检验方法标准及其变迁历程进行了介绍,并分析比较了各标准的特点和差异.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2019(055)008【总页数】12页(P515-525,529)【关键词】晶粒度;标准;综述【作者】程丽杰【作者单位】抚顺特殊钢股份有限公司,抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TG142.1+5晶粒的特征和晶粒的测量对材料科学有着重要的作用。
晶粒尺寸不仅影响材料的力学性能，还影响着材料的物理特性、表面性能和相转变。
对材料晶粒尺寸的控制是过程控制和材料性能优化工作中必不可少的一环。
金属材料的晶粒度和其经历的热加工工艺及材料最终性能存在着密切的关系。
国内外都有相应的晶粒度测定方法标准。
各国及国际组织不断制订完善钢的晶粒度检验方法标准，包括金属平均晶粒度、最大晶粒度和双重晶粒度的检验方法标准，构成了适用于各种晶粒分布状态的完整晶粒度评定体系。
低碳钢变形晶粒度、高速钢晶粒度测定方法“Snyder-Graf f”法、高温合金晶粒度评定方法、晶粒分布柱状图和使用电子背散射衍射(EBSD)的特殊装置测定晶粒度的方法等等一系列标准的制订，建立起了差异性应用的检测体系，同时推进了对晶粒度评定方法的深入研究。
系统分析研究各国及国际晶粒度检验标准，找出各晶粒度检验标准的异同并分析其优缺点，有助于推动晶粒度测定试验技术的发展与进步，促进晶粒度测定软件的研发与应用，推进国内和国际晶粒度检验方法标准的修订，方便国际钢铁贸易交流，为我国在晶粒度检验上赶超世界先进水平提供努力方向。
1 晶粒度检验标准类别晶粒的空间分布特征决定了平面晶粒大小的度量需要采用体视学的理念——平均晶粒度，它不是数学意义的数值平均，而是空间大小在不同截面显现的客观表象，也称为表观晶粒度。
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日本工业标准日本标准协会翻译出版JIS G0551:1998钢的奥氏体晶粒度测定法ICS 77.040.99;77.080.20关键词：奥氏体钢，钢，黑色金属，含铁合金，晶粒尺寸参考编号：JIS G 0551:1998（E）G 0551:1998前言本译文基于最初由国际贸易和工业大臣修订日本工业标准，并且日本工业标准委员会经过考虑认为符合工业标准化法。
因而JIS G 0551:1998代替JIS G 0551:1977。
制定日期：1956-01-19修订日期：1998-02-20官方发布日期：1998-02-20调查：日本工业标准委员会铁及钢分委会JIS G 0551:1998，1998年6月英文第一版本出版翻译和出版：日本标准协会4-1-24,Akasaka,Minato-ku,Tokyo,107-8440 JAPAN如对内容发生任何疑问，JIS原著有决定权日本工业标准 JIS G0551：1998钢的奥氏体晶粒度测定法前言：自1956年建立本标准以来，至今仅1977 年作了部分修改，考虑到这二十年来最新标准的修改及技术进步。
为了与国际标准ISO643：1983，“钢—铁素体及奥氏体晶粒度显微测定法”一致作了这次修改。
修改要点如下：a) 所用的符号及定则与国际标准一致，同时建立“试验报告”新条款。
b) 饱和苦味酸水溶液刻蚀Bechet-Beaujard法和控氧化的Rohn法作为试验方法添加在附录里。
同时利用截距表征的计算法作为测定方法也添加在附录里。
1 范围本日本工业标准规定了测量钢的奥氏体晶粒度（此后所提及的“晶粒度”）试验方法。
注：相应的国际标准如下：ISO643 钢—铁素体及奥氏体晶粒度显微测定法。
2 建立标准的参考通过本标准的参考，下述标准所保留的条文构成了标准条文。
下述所指的标准最新版本（包括修改版本）将被使用。
JIS G0561 钢的硬化试验方法（末端淬透性法）3 定义对本标准使用下述定义。
a) 晶粒度（grain size）。
:这个术语是指当钢被加热到相变温度（AC3、AC1、ACcm）以上或为了退火、正火、淬火、渗碳等热处理而加热到固溶温度，并保温所形成的奥氏体晶粒，并以晶粒度级别表示的大小尺寸。
b) 晶粒度级别（grain size number）。
晶粒度级别是指用规定的方法测量并按表1分级表示的晶粒度的分级数。
c) 渗碳晶粒度（carburized grain size）。
渗碳晶粒度是指钢经规定渗碳处理时的晶粒度。
d) 热处理晶粒度（heat-treated grain size）。
热处理晶粒度是指钢经规定奥氏体化处理或固溶处理时晶粒度。
e) 细晶钢和粗晶钢（fine grain steel and coarse grain steel）。
晶粒度级别等于及大于5 级的钢应视为细晶钢，晶粒度级别小于5级的钢应视为粗晶钢。
除另有规定外，按常规区分细晶钢与粗晶钢使用渗碳晶粒度试验方法评出5级来确定。
f) 混晶（mixed grain ）。
混晶是指这样晶粒尺寸分布变化不均的情况，即是在一视场内相对于整体而言出现最多的晶粒度级别差是≥3级，并占总面积的20%以上，或存在有视场内可观察到晶粒度级别差异3级或更大。
表1 晶粒度级别晶粒度级别G每平方mm 内晶粒数目，m 晶粒平均面积，mm 2-3 1 1 -2 2 0.5 -1 4 0.25 0 8 0.125 1 16 0.0625 2 32 0.0312 3 64 0.0156 4 128 0.00781 5 256 0.00390 6 512 0.00195 7 1024 0.00098 8 2048 0.00049 9 4096 0.000244 10 8192 0.000122注：表1推出如下的公式：m=8×2G附图1就是描述这种关系100倍下的参考图片。
4、试验方法的分类试验方法及适用的钢类如表2所述。
经供需双方同意使用苦味酸饱和水溶液浸蚀试样的Bechet-Beaujard 法时，应使用附录1中的方法。
表2 试验方法及相适应的钢类分类适应的钢类渗碳晶粒度试验方法常对经渗碳后使用的钢缓冷法一般用于中碳以上的亚共析钢。
对亚共析钢仅对测量温度不低于ACcm 点的晶粒度适用此方法 双淬法 一般用于中碳以上的亚共析钢及共析钢 淬回火法 一般用于机械结构用的碳钢及合金钢末端淬火法 一般用于低硬化性钢(淬透性)如中碳以上的共析钢和亚共析钢氧化法 一般用于碳素结构钢及合金结构钢 固溶处理法 一般用于奥氏体不锈钢及奥氏体耐热钢 热处 理晶 粒度 试验 方法淬火法一般用于高速工具和合金工具钢注：1、渗碳晶粒度试验法。
此法不适用于除渗碳外的热处理试样。
此外，由冷却、加热、机加工等预处理会影响晶粒的析出，应注意。
2、热处理晶粒度试验法。
此法用于钢经退火、正火、淬火和固溶处理时实际热处理最高加热温度下晶粒度的测量。
参考：当进行比较试验时，必须充分了解试验方法的不同，并注意下述情况。
① 试样的热处理状态应该一样。
② 根据试验方法可能试验结果大不同是可以的。
5 渗碳晶粒度试验法5.1 试样按规定试样应是5mm～20mm直径的圆形或横面宽度的方形。
长度为10mm～30mm，去除任何锈蚀、脱碳、增碳、油渍等其它沉积物。
5.2 试验方法试样埋入充满渗碳材料的容器并密封，放入电炉或其它适当加热炉内，然后炉温在2小时内升温到925℃，并在此温度保持6小时，然后以30℃/小时到150℃/小时速度缓冷到600℃，从炉取出，并尽可能靠近中心线切割，抛光加工面用碱性苦味酸钠溶液，硝酸酒精溶液或苦味酸酒精溶液浸蚀。
在显微镜下对析出的过共析网状渗碳体或过共析区网状铁素体测量晶粒度。
在这种情况下，最外层部分细晶粒应该从检验中去除。
使用的渗碳剂应是干燥的碳粒（60%至80%）与碳酸钡（40%至20%）的混合物。
混合比视钢类而定。
6 热处理晶粒度试验法热处理晶粒度试验法按下述方法进行。
热处理温度不超过实际工艺加热温度的30℃，保温时间应不超过实际工艺保温时间的1.5倍，或经协商同意的数值与方法进行。
a) 缓冷法任意大小的试片，应加热到奥氏体化温度，按要求到保温时间，然后缓慢冷却。
冷却后，试片表面经抛光加工并用苦味酸酒精或硝酸酒精溶液浸蚀。
然后在显微镜下观察和测量，先析出的铁素体或先析出的渗碳体所包围的珠光体来确定晶粒度。
对含碳量低的试片从要求淬火的温度浸入温度适当低于平衡相变图A3相变温度下的热池内。
经适当时间后浸入水中。
在晶粒边界沉淀出少量的铁素体，试片表面经抛光处理，然后按上章节的方法测量晶粒度。
b) 双淬火法将直径或厚度10mm～15mm、长30mm～50mm的试片，置要求的淬火温度下保温到要求的时间，然后淬入水中。
按上述的温度和保温时间，试片一端10mm～15mm处浸入温度比该钢的A1相变温度高20℃～50℃的热溶池内保温20min～30min，然后将试片淬入水中，淬火后的试片在轴向上切去0.4mm以上的表面，再经抛光加工，用苦味酸酒精溶液浸蚀。
在显微镜下观察到马氏体网测量晶粒度。
c) 淬回火法将直径或厚度10mm～15mm、长10mm～15mm的试片在适当的淬火温度下保温要求的时间，然后完全淬火，再在适当温度下回火1小时以上冷却后，试片表面经抛光加工并用试剂进行浸蚀，试剂是苦味酸酒精或1克三氯化铁和1.5ml盐酸（比重1.18）溶解在100ml乙醇中。
在显微镜下观测晶粒度。
d) 末端淬火法将直径约15mm长40mm的试片在退火温度保温到要求的时间，此后，将试片约10mm垂直伸入水中淬火，冷却后从试片轴向切去约5mm厚的表面经抛光加工再用带有界面增活剂的饱和苦味酸溶液、苦味酸钠酒精溶液进行浸蚀，在显微镜下测量小量细小的珠光体围绕的马氏体晶粒大小。
e) 氧化法将预先经抛光过的试片，让其检验面向上，放入圆形电炉或其他适当的加热炉内，在要求温度下加热到要求时间，经要求的时间内氧化后取出淬入水中。
这种情况下在加热终了时必产生氧化，加热期间不同于氧化期，用钢板或其他适当介质覆盖试片表面，以防过度氧化，淬冷后的试片用细的金钢砂纸或毯布倾斜10～15度抛光，然后用新鲜的15%盐酸酒精溶液浸蚀2～10分钟，然后在显微镜下，对轻微氧化和脱碳部分，尽可能按封闭的奥氏体晶界评定晶粒度。
经供需双方同意，使用控制氧化的Kohn法测定，应按附录2的规定执行。
f) 固溶处理法从经固溶处理的试样中挑选出合适尺寸的试片，试片表面经抛光处理后，并用10%的草酸溶液，10%铬酸溶液或65%硝酸溶液电解浸蚀，在显微镜下测量晶粒度。
g). 淬火法。
将任意尺寸的试片在规定温度下保温到要求时间，然后油淬，冷却后磨去热影响层，在平行轴向的试片面上抛光并用硝酸洒精溶液浸蚀。
在显微镜下观测晶粒度。
7 每一视场晶粒度测定方法7.1 在显微镜下将被测量的晶粒与附图1的参考图片进行比较，评出相应的晶粒度级别。
按标准规定，显微镜应是100倍放大倍数，实际视场是直径为0.8mm圆，投影图形或打印的照片的形状和大小应是直径为80mm的圆形。
注：在使用显微镜方法时，除了用肉眼观测外，也可用显微照片和扫描屏上进行观测。
7.2 对于晶粒度落在两相连的晶粒度级别之间时，较小的级别应加上0.5级来表示。
7.3 使用100×放大倍的显微镜，与50×、200×放大倍测量是不同的。
在50倍下所测得的晶粒度级别数应减去2，同样200倍下测得的晶粒度级别数应加上2 ，如表3所示。
表3 常用放大倍数与晶粒度级别间关系参考图分级图片的晶粒度级别图像放大倍数 1 2 3 4 5 6 7 850 -1 0 1 2 3 4 5 6100 1 2 3 4 5 6 7 8 200 3 4 5 6 7 8 9 107.4 对于混晶，以粗晶与细晶所占的面积比来测定。
7.5 经供需双方同意可使用计算方法测定，此种情况，应执行附录3的方法。
8 综合测定法8.1 按7章的方法测定每个视场的结果（投影图像或照片打印），按下述公式计算出平均晶粒度级别，作为该钢的晶粒度。
平均晶粒度级别应四舍五入列小数点一位，按规定视场取5～10个。
以表4为例：g= Σ（a×b）/Σb。
式中：g：平均晶粒度级别a：每一视场内的晶粒度级别b：呈现同一晶粒度级别的视场数。
例： 表4 晶粒度计算方法每个视场内晶粒度级别a 视场数ba×b平均晶粒度级别g晶粒度6 2126.5 6397 214总计 106565/10=6.5 6.58.2 对于混晶，应对粗晶及细晶所占面积比进行计算。
混晶率应用整个平均值来确定。
为此，视场数量应足够以确保获得可靠结果。
8.3 经供需双方协商同意，可使用截距表征方法。