金屬材料晶粒度分析方法及應(yīng)用

金屬晶粒的尺寸(或晶粒度)對其在室溫及高溫下的機械性質(zhì)有決定性的影響，晶粒尺寸的細(xì)化也被作為鋼的熱處理中最重要的強化途徑之一。

一、晶粒度概述

晶粒度表示晶粒大小的尺度。金屬的晶粒大小對金屬的許多性能有很大影響。晶粒度的影響，實質(zhì)是晶界面積大小的影響。晶粒越細(xì)小則晶界面積越大，對性能的影響也越大。對于金屬的常溫力學(xué)性能來說，一般是晶粒越細(xì)小，則強度和硬度越高，同時塑性和韌性也越好。

二、測定平均晶粒度的基本方法

一般情況下測定平均晶粒度有三種基本方法：比較法、面積法、截點法。具體如下

1、比較法：比較法不需計算晶粒、截矩。與標(biāo)準(zhǔn)系列評級圖進行比較，用比較法評估晶粒度時一般存在一定的偏差(±0.5級)。評估值的重現(xiàn)性與再現(xiàn)性通常為±1級。

2、面積法：面積法是計算已知面積內(nèi)晶粒個數(shù)，利用單位面積晶粒數(shù)來確定晶粒度級別數(shù)。該方法的精確度中所計算晶粒度的函數(shù)，通過合理計數(shù)可實現(xiàn)±0.25級的精確度。面積法的測定結(jié)果是無偏差的，重現(xiàn)性小于±0. 5級。面積法的晶粒度關(guān)鍵在于晶粒界面明顯劃分晶粒的計數(shù)

圖：面積法

3、截點法：截點數(shù)是計算已知長度的試驗線段（或網(wǎng)格）與晶粒界面相交截部分的截點數(shù)，利用單位長度截點數(shù) 來確定晶粒度級別數(shù)。截點法的精確度是計算的截點數(shù)或截距的函數(shù)，通過有效的統(tǒng)計結(jié)果可達到 ±0.25級的精確度。截點法的測量結(jié)果是無偏差的，重現(xiàn)性和再現(xiàn)性小于±0.5級。對同一精度水平，截點法由于不需要精確標(biāo)計截點或截距數(shù)，因而較面積法測量快。

同心圓測量線（截點法）

三、金相圖具體案例分析

以上只是大致的測定方法太過籠統(tǒng)，如果真的拿到一個具體的微觀照片，我們該怎么做呢？下面我們來看一下具體操作與計算方法。

2、找出晶粒度級別數(shù)

計算出放大率之后就可以確定晶粒度級別數(shù)。首先要計算出試樣中的晶粒數(shù)。

晶粒數(shù)=完整的晶粒數(shù)+0.5倍的部分晶粒。完整晶粒的晶界都是可觀察到的。

其次計算出實際面積，實際面積=圖片長/放大率 x 寬/放大率

根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)中的計算公式：N=2（n-1）其中N是指放大100倍下每平方英寸的晶粒數(shù)，n是指晶粒級別數(shù)。進行單位換算之后可得到N的值。最后可計算出晶粒級別數(shù)n。

3、計算出平均晶粒直徑

平均晶粒直徑=試樣的實際長度/截取部分的晶粒數(shù)

實際長度=截線長度/放大率

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