《金相分析基礎(chǔ)》-課件：微觀晶粒度檢測

金相分析基礎(chǔ)微觀晶粒度檢測目

錄晶粒度的定義010203晶粒度的檢測方法—比較法晶粒度的檢測方法—截點(diǎn)法01晶粒度的定義一、晶粒度的定義?

細(xì)晶粒合金沖擊韌性和強(qiáng)度都比較高，塑性好，易于加工，在熱處理如淬火時不易變形和開裂。粗晶粒合金性能較差。?

為了便于金屬晶粒度的測定，國家標(biāo)準(zhǔn)局頒發(fā)了GB/T6394-2017《金屬平均晶粒度測定法》，幾乎所有的金屬材料金相檢測內(nèi)容都會涉及到晶粒度。一、晶粒度的定義圖1GH706正常晶粒組織圖2GH706異常粗大晶粒組織一、晶粒度的定義?

“晶粒”是晶粒大小的量度。而使用晶粒度級別指數(shù)表示的晶粒度與測量方法及使用單位無關(guān)。顯微晶粒度級別指數(shù)G是指在100倍下645.16mm2視場內(nèi)包含的晶粒數(shù)N與G有如下關(guān)系：N=2G-1一、晶粒度的定義名稱特點(diǎn)使用范圍使用最簡便，其精確度低，但可以達(dá)到生產(chǎn)

測定等軸晶粒的晶粒度，比較法檢驗的要求，最長用的方法使用復(fù)雜，但精確度高用于非等軸晶粒測定適用所有晶粒，面積法截點(diǎn)法是美國的仲裁方法適用所有晶粒，使用復(fù)雜，精確度與面積法一樣高是我國的仲裁方法02晶粒度檢測方法——比較法二、晶粒度檢測方法——比較法?

比較法通常是與標(biāo)準(zhǔn)系列評級圖進(jìn)行比較，評級圖有的是標(biāo)準(zhǔn)掛圖，有的是目鏡插片。用比較法評估晶粒度一般存在一定偏差（±0.5級）。評級值的重現(xiàn)性與再現(xiàn)性通常為±1級。二、晶粒度檢測方法——比較法標(biāo)準(zhǔn)評級圖適用范圍基準(zhǔn)放大倍數(shù)評級圖I：無孿晶晶粒

（1）鐵素體鋼的奧氏體晶粒；（2）鐵素體鋼的鐵素體100（淺腐蝕）晶粒；（3）鋁合金、鎂合金、鋅合金評級圖Ⅱ：有孿晶晶粒

（1）奧氏體鋼的奧氏體晶粒；（2）不銹鋼奧氏體晶粒；10075（淺腐）（3）鎂合金、鋅合金、鎳合金帶孿晶評級圖Ⅲ：有孿晶晶粒銅合金（深腐蝕）評級圖Ⅳ：鋼中奧氏體

（1）滲碳鋼奧氏體晶粒；（2）滲碳體網(wǎng)顯示的晶粒；晶粒（滲碳法）

（3）奧氏體鋼的奧氏體晶粒（無孿晶）100二、晶粒度檢測方法——比較法?

首先觀察試樣檢測面晶粒度大小是否平均（若大小不均勻就按雙重晶粒度評定），若試樣晶粒大小比較均勻，選擇好相應(yīng)放大倍數(shù)，隨機(jī)選取3—5個視場，一般視場數(shù)為奇數(shù)，分別與圖譜比較進(jìn)行評級。二、晶粒度檢測方法——比較法對比圖3視場采集圖像圖4標(biāo)準(zhǔn)評級圖二、晶粒度檢測方法——比較法?

若選擇的放大倍數(shù)與評級圖基準(zhǔn)放大倍數(shù)一樣，將視場圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖譜（100倍或75倍）進(jìn)行比較，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜圖最接近的圖像對應(yīng)的級別數(shù)就是該視場圖片的晶粒度級別。?

注意事項：原則上直接在目鏡下對視場與參照圖譜進(jìn)行評級，若用采集的圖像與評級圖進(jìn)行比較評級評級，應(yīng)保證圖像為1:1狀態(tài)（定倍顯示，圖片不得縮小或放大），否則誤差太大，造成錯誤數(shù)據(jù)。二、晶粒度檢測方法——比較法?

如果晶粒太細(xì)小，選擇的放大倍數(shù)與評級圖基準(zhǔn)放大倍數(shù)不一樣，還是將將視場圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖譜（100倍或75倍）進(jìn)行比較評出晶粒的級別數(shù)字G’，我們再計算選擇的放大倍數(shù)下的補(bǔ)償系數(shù)Q，則晶粒度G=G’+Q，其中Q=6.6439lg（M/Mb）Q—補(bǔ)償系數(shù)；M—實際放大倍數(shù)；Mb—基準(zhǔn)放大倍數(shù)（100倍或75倍）二、晶粒度檢測方法——比較法?

數(shù)據(jù)處理：對5個視場進(jìn)行評級后，求出5個視場的平均數(shù)，再加上補(bǔ)償系數(shù)，最終數(shù)據(jù)精度為0.5。表3為某試樣采用比較法檢測晶粒度的原始記錄表，我們計算出5個視場平均值是8.3級，采用評級圖I（100倍），補(bǔ)償系數(shù)為+2.0，最終結(jié)果為10.3，介于評級圖,10.0級和10.5級之間，10.3級更靠近10.5級，所以最總結(jié)果為10.5級。二、晶粒度檢測方法——比較法視場數(shù)樣品編號平均數(shù)

放大倍數(shù)

補(bǔ)償系數(shù)

實際晶粒度1

2

3

4

51#

8.5

8.5

8.0

8.0

8.5

8.3200+2.010.503晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法三、晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法?

截點(diǎn)法是計數(shù)已知長度的試驗線段（或網(wǎng)格）與晶粒截線或者與晶界截點(diǎn)的個數(shù)，計算單位長度的截線數(shù)NL或者截點(diǎn)數(shù)PL來確定晶粒度級別數(shù)G。截點(diǎn)法精確度可達(dá)到±0.25級。有爭議時，以截點(diǎn)法為仲裁方法。截點(diǎn)法有直線截點(diǎn)法和圓截點(diǎn)法，推薦使用復(fù)合網(wǎng)格。圖5復(fù)合網(wǎng)格三、晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法?

將截線網(wǎng)格疊加在視場中，當(dāng)截線與晶界相交時，計為一個截點(diǎn)，特殊的計數(shù)情況如下：①

計算截點(diǎn)時，測量線段終點(diǎn)不是截點(diǎn)不予計算，終點(diǎn)正好接觸到晶界時，記為0.5個截點(diǎn)。②

測量線段與晶界相切時，計為1個截點(diǎn)。③

明顯地與三個晶粒匯合點(diǎn)重合時，計為1.5個截點(diǎn)。圖6視場1截點(diǎn)計數(shù)圖三、晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法?

將截線網(wǎng)格疊加在視場中，當(dāng)截線與晶界相交時，計為一個截點(diǎn)，特殊的計數(shù)情況如下：①

計算截點(diǎn)時，測量線段終點(diǎn)不是截點(diǎn)不予計算，終點(diǎn)正好接觸到晶界時，記為0.5個截點(diǎn)。②

測量線段與晶界相切時，計為1個截點(diǎn)。③

明顯地與三個晶粒匯合點(diǎn)重合時，計為1.5個截點(diǎn)。圖7視場2截點(diǎn)計數(shù)圖三、晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法（1）選擇好相應(yīng)放大倍數(shù)，隨機(jī)選取5～20個視場，一般為5個視場，對每個視場進(jìn)行截點(diǎn)計數(shù)Pi，然后按照公式（1）～（4）計算平均截點(diǎn)數(shù)、截點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差、截點(diǎn)數(shù)95%置信區(qū)間以及截點(diǎn)數(shù)的相對誤差。三、晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法

nP平均截點(diǎn)數(shù)：=i=1

..................(1)iPn

n（P

?

P）2平均截點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差：S

=i=1i..........(2)n

?1S截點(diǎn)數(shù)95%置信區(qū)間：%95CI

=

t

..................(3)n95%CI截點(diǎn)數(shù)相對誤差：%RA

=

100%..........(4)P三、晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法視場數(shù)n56789101112tα2.7764

2.5706

2.4469

2.3646

2.3060

2.2622

2.2281

2.2010視場數(shù)n1314151617181920tα2.1788

2.1604

2.1448

2.1315

2.1199

2.1098

2.1009

2.0930三、晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法170

+171+162

+146

+157

+155平均截點(diǎn)數(shù)：P

=S

==

160.176

6（P

?160.17）2平均截點(diǎn)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差：i=

9.54i=16

?1S9.54截點(diǎn)數(shù)95%置信區(qū)間：==

=10.01%95CI

t2.5706

n695%CI10.01160.17截點(diǎn)數(shù)相對誤差：%RA

=

100%

=

100%

=

6.25%P三、晶粒度檢測方法——截點(diǎn)法

M

?

P金屬平均晶粒度級數(shù)：G

=

6.643856

lg

?

3.288

L

200

160.17

=

6.643856

lg

?

3.288

=

7.73

702.6

P

+

95%CIP

?

95%CI晶粒度95%置信區(qū)間：=

95%CL

3.321928

lg

+

160.17

10.01

=

3.321928

lg

=

0.18?

160.17

10.01

金屬平均晶粒度的測量結(jié)果表示為：7.73±0.18采用比較法檢測金屬平均晶粒度時，一定要注意以下幾點(diǎn)（1）最好在目鏡下將視場圖像與標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行比較，若使用采集圖片進(jìn)行評級時，一定要定倍顯示圖片（1:1實際大小顯示）；（2）比較法評級值的重現(xiàn)性與再現(xiàn)性通常為±1級，若試樣上有明顯超過1.0級的視場時，即試樣上不同部位晶粒度相差超過1.0級，需要對不同部位分別采集圖像視場數(shù)據(jù)并分別評定，最好在檢測報告中報出相應(yīng)數(shù)據(jù)。（3）比較法評級采集的視場為奇數(shù)個，若為偶數(shù)個，則平均數(shù)可能會占據(jù)0.5分位，無法靠近取值。采用截點(diǎn)法檢測金屬平均晶粒度時，一定要注意以下幾點(diǎn)（1）截點(diǎn)計數(shù)一定要認(rèn)真仔細(xì)，負(fù)責(zé)容易出錯，尤其是0.5和1.5個點(diǎn)的計數(shù)。（2）計算時要認(rèn)真，截線長度指的是放大倍數(shù)下的長度，對應(yīng)單位為mm。（3）放大倍數(shù)的選擇要保證視場