实验一 钢中奥氏体晶粒的显示和晶粒度测定(1)
材料制备与加工实验-金属部分-实验报告(样例)
成绩：批阅人：批阅日期：材料制备与加工实验金属部分实验报告学号:姓名:班级:2021实验一 奥氏体晶粒度的测定 一、实验目的 1、熟悉奥氏体晶粒的显示和晶粒度的测定方法。
2、测定钢的实际晶粒度。
3、验证加热温度、保温时间对奥氏体晶粒长大的影响规律。
二、实验结果与分析1、测定奥氏体晶粒度的目的：（1）由于奥氏体晶粒的大小直接影响钢冷却后所得到的组织和性能。
因此通过对奥氏体 晶粒度的测定，可以对钢的有关性能做出评估。
（2）本质晶粒的测定。
其实质是测定钢加热及保温时晶粒长大的 ，为确定热处理的加热温度和保温时间提供依据。
以保证获得细小的奥氏体晶粒。
2、奥氏体晶粒大小对组织和性能有什么影响？列举显示奥氏体晶粒的方法。
3、写出奥氏体晶粒显示方法、显微组织并评级 (100×)。
（1）45钢860℃空冷，正火法 晶粒度级别 ；黑块为 ；白网为（2）40Cr 淬火+高温回火 热蚀法 晶粒度级别 ；黑网为 ；基体组织为（3）45钢850℃油淬，一端淬火法 晶粒度级别 ；黑网为 ；基体组织为4、将相关照片放在本部分，并依据国标判定晶粒度级别。
（题目4提交电子版报告）100× 100× 100×实验二碳钢及合金钢热处理组织的观察与分析一、实验目的1、观察分析片状、球状珠光体的形态，了解不同含碳量及不同温度处理时珠光体的形态特征。
2、观察并分析钢的贝氏体组织形态。
3、观察各类型马氏体的组织形态。
了解钢化学成分对马氏体形态与性能的影响。
熟悉回火对淬火钢组织及性能的影响。
二、实验结果与分析1、判断下列照片中的材料标识是否正确（括号中填是或否），如不正确，请填写正确的钢号（备注：均为退火态，4%硝酸酒精溶液浸蚀）。
08钢（）若否，为钢20钢（）若否，为钢45钢（）若否，为钢65钢（）若否，为钢2、依据下图碳钢退火态组织形貌，确定此碳钢的碳含量。
3、贝氏体是钢经奥氏体化后，过冷到中温区转变的产物，就其组织组成而言，仍然是与的混合物，但其金相形态与珠光体不同。
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。
相变原理指导书
河北工业大学材料学院《相变原理》课程实验指导书200 6年05月实验一：奥氏体晶粒度的显示和测定一、实验目的1. 熟悉奥氏体晶粒的显示和晶粒度的测定方法2. 测定本质晶粒度和实际晶粒度3.验证加热温度、保温时间对奥氏体晶粒长达的影响二、实验说明奥氏体的晶粒度可分为：起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度三种。
起始晶粒度是指珠光体刚刚全部转变为奥氏体晶粒时的晶粒度。
实际晶粒度是指钢在具体加热条件下，实际获得的奥氏体晶粒度。
本质晶粒度则是表示在规定的加热条件下奥氏体晶粒长大倾向性的高低，而不是晶粒大小的实际度量。
钢件加热时形成的奥氏体晶粒及其大小对以后冷却时所形成的组织的机械性能和工艺性能都有很大的影响，所以生产中常需要测定奥氏体晶粒的大小。
冶金部规定，对许多结构钢出厂前需检查奥氏体的本质晶粒度，据YB27—64部颁标准规定，测定奥氏体本质晶粒度是在930℃保温3小时后进行。
奥氏体晶粒大小的测定包括两个步骤：即奥氏体晶粒的显示和奥氏体晶粒尺寸的测定和评级。
1. 显示奥氏体晶粒的方法①渗入外来元素的方法钢在奥氏体状态时，用氧、碳或其它元素渗入钢中，利用晶界比晶内有较大的化学活波性的特性，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格显示出高温奥氏体晶粒轮廓，这类方法常用的有渗碳法，氧化法等。
这类方法虽广泛应用，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。
同时实验方法也较为复杂。
②控制冷却速度法A．网状铁素体法：此法适用于含碳量0.25～0.6%Cde4 亚共析钢，它利用先共析铁素体优先在晶界析出且呈网状分布，所以可借显示铁素体网格来测定奥氏体晶粒大小，但不同钢材的冷却速度要经多次实验，方可获得网格铁素体的理想冷却速度，并且一旦冷速有变化，则将改变铁素体网格的分布，这就影响了测量精确度。
B．网状渗碳体法：适用于过共析钢，利用在退火时沿晶界析出网状渗碳体来显示奥氏体晶粒。
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：12-=N n式中：n —显微镜放大100倍时，6.45cm 2 (1in 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2101.1⎪⎭⎫⎝⎛=c n N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℃提高到800℃时n 增大280倍而c 仅增加40倍。
表1—6 奥氏体形核（n ）和线生长速度（c ）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1—7 加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℃)，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。
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。
弹簧钢奥氏体晶粒度检查方法1
几种弹簧钢的奥氏体晶粒度检查方法
该法适用于检查已经淬火-回火的弹簧钢丝的原始奥氏体晶粒度
材料
加热温度
（℃）保温时间
（min）
腐蚀温度
（℃）
腐蚀时间
(min)
SAE9254 535+20
20+10 30+2 4.5
SUP7 545+20 27+2 4
SRS60 535+20 30+2 3.5
SWRH72B 545+20 60 50+2 4
1.腐蚀液配比：苦味酸4g、十二烷基苯磺酸钠3g、氢氧化钠0.4g（大概是2片）、蒸馏水100ml。
2.配液方法：先在50℃的热水中溶解苦味酸，待冷却至40℃时放入十二烷基苯磺酸钠，冷却至室温放入氢氧化钠。
注：苦味酸可能不能完全溶解，且溶液冷却至室温时会有结晶体析出。
3.样品处理：将待检样品放在炉中按上表温度与保温时间进行处理（炉子到温后放入样品），保温时间到后取出空冷。
4.腐蚀：将抛光成镜面的样品放入制好的腐蚀液中（腐蚀液温度参考上表温度），边腐蚀边用毛刷（像油画笔那样的就行）轻轻刷观察面（在腐蚀过程中会有黑色粉末沉积在表面，从而影响腐蚀与最后观察，因而才用刷子去刷），时间则参考上表再根据实际情况作调整。
腐蚀完毕用清水冲洗并用棉球蘸上洗洁精清洗观察面，最后用酒精冲洗并吹干即可，若表面沉积的黑色物较多则可将样品于抛光盘上轻抛。
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（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：0.5-0.6%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。
晶粒度
实验报告班级姓名学号中北大学材料科学与工程学院实验中心一实验名称：钢的奥氏体晶粒度的测定二实验目的：(扼要说明研究对象、实验意义及作用等)（1）熟悉钢中奥氏体晶粒大小的测定方法。
（2）研究加热温度对奥氏体晶粒大小的影响。
三实验原理：(简要说明实验所依据的理论：包括重要的定律、公式及据此推算的重要结果) 钢中晶粒度的检测，是借助金相显微镜来测定钢中的实际晶粒度和奥氏体晶粒度的。
其显示及测量方法有渗碳法、氧化法、网状铁素体法、网状珠光体法、网状渗碳体法等几种。
1、渗碳法：（3%～4%硝酸乙醇溶液浸蚀）适用于渗碳钢，将试样装于固体渗碳介质中，加热至930±10℃，保温6h，缓慢冷却至室温，制备试样。
组织中的渗碳体网，显示A体晶粒大小。
2、网状铁素体法：（3%～4%硝酸乙醇溶液浸蚀）适用于含碳量为0.25～0.60%的碳钢，含碳量为0.25～0.50%的合金钢。
将抛光好的试样置于空气加热炉中（对于C%﹤0.35%时，炉温选在900±10℃，C%﹥0.35%时，炉温选在860±10℃），抛光面朝上，保温1h，空冷或水冷。
经抛光显示出沿原晶界分布的铁素体网。
3、氧化法：（15%盐酸乙醇溶液浸蚀）利用奥氏体晶界易氧化而形成氧化物这一特点，根据沿晶界分布的氧化物来测定奥氏体晶粒度的大小。
适用于含碳量为0.35%～0.6%的碳钢和合金钢，对于C%﹤0.35%时，炉温选在900±10℃，C%﹥0.35%时，炉温选在860±10℃，保温1 h，水冷。
4、网状渗碳体法（加热缓冷法）：（①3%～4%硝酸乙醇溶液②5%苦味酸乙醇溶液浸蚀）适用于过共析钢，在820±10℃至少加热30min，缓慢冷却（随炉）至低于临界温C网的原A 度，使A体晶界上析出渗碳体网，经磨制和浸蚀后，显示出沿晶界析出Fe3体晶粒形貌。
5、直接淬火硬化钢（腐蚀直接显示法）：（饱和苦味酸溶液加少量环氧乙烷聚合物浸蚀）C%≤0.35% 900±10℃加热；C%＞0.35% 860±10℃下加热；保温1h。
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
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（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蚀。
图1 过共析钢的状渗碳体(×100)在经上述方法之一制备的金相试样上，即可进行奥氏体晶粒度的测定。
钢的奥氏体晶粒度的显示与测定
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。
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。
实 验 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。
实 验
（2）渗碳法 适用于渗碳钢的本质晶粒度。 测定时试样需经特定规范的热处理，其方法是:将表面无氧化脱碳的 渗碳钢试样在930±10℃下渗碳6～8小时以上, 然后随炉以50℃/小时速度 缓慢冷至600℃以下，再空冷或缓冷至室温。必须保证获得1mm以上的渗 碳层和获得过共析层。试样渗碳后以缓慢的速度冷却,在渗碳层的过共析 层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。处理后 试样表面层含碳量达到过共析成份，经磨制、抛光和浸蚀（浸蚀剂可用 4%硝酸酒精溶液或4%苦味酸酒精溶液）后，即可得到珠光体+网状渗碳 体组织。虽然渗碳法适于测量渗碳钢的本质晶粒度，但在实践中沿晶界析 出的碳化物网有时不连续，也有时会出现奇异的“大晶粒”、或大晶粒套 小晶粒的混合等问题，给正确确定奥氏体晶粒带来了不少困难。 （3）网状铁素体法 网状铁素体法适用于测定亚共析钢的奥氏体晶粒。 其过程是将试样加热到930℃±10℃，保温3小时后再根据钢种不同，选 择适当的冷却方法（可直接水冷、油冷、空冷、炉冷或等温冷却等），将 试样冷却。试样处理后，用硝酸或苦味酸酒精溶液腐蚀，以便显示出围拢 在腐蚀变黑的组织（珠光体、贝氏体或马氏体）周围的网状铁素体；铁素 体所环挠面积的尺寸即为原奥氏体晶粒的大小。
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
• •
•
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。
金属材料工程实验四奥氏体晶粒的显示与测定
金属材料工程实验
实验四 钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定
金属材料工程实验
实验四 钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定 3、控制冷却速度法 （1）网状铁素体法 适用于含碳量在0.25%～0.6%的亚共析钢。试样经 加热奥氏体化后，根据含碳量的不同，选用水冷（低碳 钢）、油冷（低合金钢）、空冷（中碳钢）、炉冷（中碳 合金钢）或700～730℃等温室几分钟后空冷（≥0.5%C）。 冷却时，先共析铁素体优先沿晶界析出，呈网状分布，可 借铁素体网勾画出奥氏体晶界。
金属材料工程实验
实验四 钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定
2、面积法 面积法是通过计算给定面积网格内的晶粒数N来测定晶粒度。 晶粒数N的计算：将已知面积（通常使用5000㎜2）的圆形测量网 格置于晶粒图形上，选用网格内至多能截获并不超过100个晶粒 （建议50个晶粒为最佳）的放大倍数M，然后计算完全落在测量网 格内的晶粒数N内和被网格所切割的晶粒数N交，于是，该面积范围 内的晶粒计算N为：N=N内+1/2N交-1 试样检测上的每平方毫米内晶粒数na的计算：na=（M2·N）/A， 式中：M为所使用的放大倍数；N为放大M倍时，使用面积为A的 测量网格内晶粒计数；A为所使用的测量网格面积，单位为㎜2。 晶粒度级别数G的计算：G=3.321928lgna-2.954或 G=3.321928lg[(2·N)A]-2.954
金属材料工程实验
实验四 钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定
与标准系列评级图Ⅰ 等同图像的晶粒度级别数（ 表1 与标准系列评级图Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ等同图像的晶粒度级别数（GB/T6394-2002） ） 图像的 放大倍 数 25 50 100 200 400 800 标准系列评级图编号（100×） No.1 -3 -1 1 3 5 7 No.2 -2 0 2 4 6 8 No.3 -1 1 3 5 7 9 No.4 0 2 4 6 8 10 No.5 1 3 5 7 9 11 No.6 2 4 6 8 10 12 No.7 3 5 7 9 11 13 No.8 4 6 8 10 12 14 No.9 5 7 9 11 13 15 No.10 6 8 10 12 14 16
金属材料晶粒度的显示、测定方法及影响因素
达到三相负荷对称。
（） 采 用特 殊接 线 的三相一 两 相 平衡 ，将 三相 电 ３
基波负序电流，由于负序阻抗 比正序 阻抗小得多 ，所 以很 小 的负 序 电压 就 会在 异 步 电机 中产 生 很大 的负序
电流 。
源转换成互成９。 ０的两相电压系统 ，接在２ 个互成９ 。 ０电 压 系 统 上 的 单 相 负 荷 ，其 负 序 电 流 在 相 位 上 相 差
一
种进行侵蚀 。图 １ 为采用渗碳法 （％一 ％ ３ ４ 硝酸酒精
图 ２ 采 用 品粒 边 界 腐 蚀 法 所显 示 的奥 氏体 晶 粒形 态 （５钢 ） ４
溶 液 ） 所 显 示 的奥 氏 体 晶 粒 形 态 （ 晶粒 度 级 别 为 ７
级 ） 。
２４ 网状铁 素体 法 ．
网状 铁 素体 法 适用 于 碳质 量 分数 为 ０ ５ ０ ０ ． ％～ ． ％ ２ ６
２３ 晶粒 边 腐蚀 法 ．
和保温时间 ， 但主要取决于加热温度。在某一加热温 度 下 ，随保 温 时间 的延 长 ，晶粒 不 断 长大 ，但 长大 到
一
定 的尺寸后 ，再 长大 就极 为缓慢 了。 在最 高加 热 温度 相 同时 ，加 热速 度 越 快 ，奥 氏体 晶粒越 细小 ，这 是 因为加 热 速度 快 ，转 变温 度 高 ，奥
１ 一】 １ ７．
电流 与每 个 引入 的相 序有 关 ，为 了减小 对 电力 系统 的 不对 称影 响 ，通 常采 用 相序 轮换 接 人 ，即换 相 联接 把
１８ § Ｔ ３
青海鹤技
２ １ 年第 ５ ０１ 期
是 ：首先将试样装入盛有渗碳剂的容器 中，送人炉中
加 热 到 ９０－０ ３ － ％并保 温 ６ ，使试 样 上 有 ｌ ｍ 以 上 的 １ ｈ ｍ
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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：0.5-0.6%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。
由于晶界化学活性大，加热保温时形成较深的氧化层。
用细砂纸磨去表面的氧化膜，而保留晶粒边界的氧化膜，借此可显示体晶粒大小。
用这些方法测定钢的本质晶粒度时，加热规范为930±10℃保温3-8h。
在实际生产中，需分析零件早期损坏原因而测定奥氏体实际晶粒度时，不能用上述方法来显示奥氏体晶粒，而采用特殊腐蚀剂浸蚀金相样品。
常用的腐蚀剂有：
1）饱和苦味酸水溶液。
2）10%苦味酸水溶液中加入1-2mm的盐酸。
2、奥氏体晶粒度的测定
奥氏体晶粒度的测定有两种方法，比较法和弦计算法。
1）比较法：即将制好的金相样品置于100×的显微镜下观察，与晶粒度标准图谱进行比较，以确定试样的奥氏体晶粒级别，按晶粒大小分为8级：1级最粗，8级最细。
2）弦计算法：当准确度要求较高或晶粒为椭圆时采用。
用已知长度的线段切割晶粒，用相截的晶粒总数除以选用的直线总长，得出弦的平均长度，以弦的长度根据附表数据确定晶粒度等级。
要选代表性视场。
四、实验仪器设备与材料清单
1、实验仪器设备
箱式炉，砂轮机，预磨机，抛光机，金相显微镜
2、材料清单
碳钢，1#-5#砂纸，玻璃板，抛光液，呢子布，电吹风，酒精，硝酸酒精侵蚀液
五、实验步骤
1、将试样（T11，φ16）分成多组，分别在不同的温度下（850，950，1050，等）进行
奥氏体化加热，同一加热条件下的试样分别保温不同时间（15min ,60min），然后再缓慢冷却至690℃*20min空冷；
2、按要求制备金相样品（包括磨制，抛光，用4%的硝酸酒精浸蚀）；
3、在显微镜下观察（100*），评定晶粒度等级。
六、实验报告要求
1、实验目的意义；
2、实验方法，包括实验材料，规格，处理工艺，测试方法及设备；
3、对金相数据进行整理分析，说明奥氏体晶粒大小的影响因素及控制奥氏体晶粒大小的措施；
4、实验心得体会及改进措施。
七、复习思考题
1、A晶粒度与加热温度和保温时间之间存在怎样的关系？
2、为什么本实验方法能够确定A的晶粒度？
八、实验注意事项
热处理操作和金相制备时注意安全，不要伤及他人。
850*15min（8级），950*15min（6-7级），1050*15min（4-5级）
850*60min（7级），950*60min（6级），1050*60min（4级）。