奥氏体晶粒度测定.docx

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1、奥氏体晶粒氏体是碳在y-Fe中的间隙固溶体，具有面心立方结构。由于体积因素的限制(碳原子 半径为0.077nm，而y-Fe晶体结构的最大间隙即八面体间隙半径为0.053nm)，碳在y-Fe 中的最大固溶度只有2.11% (质量分数)。1中文名奥氏体晶粒外文名austenite grain意义钢在奥氏体化时所得到的晶粒尺寸奥氏体晶粒度-分类-显示方法-测定方法-影响因素奥氏体晶粒(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

2、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YB2777规定，测定奥氏体本质晶粒度是将钢加热到930C，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

3、。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

4、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。测定方法测定奥氏体晶粒度常用比较法和统计法。比较法测定奥氏体晶粒度是根据YB2777 级别图与之相比较。标准晶粒度分8级，14级属粗晶粒，58级属细晶粒，8级以上的 1013级为超细晶粒。此法均在100倍显微镜下观察。晶粒度级别N与晶粒大小之间符合 n

5、=2或n=2的关系，式中n为在放大100倍下观察时，每6.45mm视野中的平均晶粒数； n为实际每1mm面积中平均晶粒数。若出现过粗或过细晶粒，需在50倍或大于100倍的 显微镜下观察进行换算。表1为换算为100倍的晶粒度表。统计法实际为测定晶粒的平均 直径法。表2为晶粒度与其他晶粒大小表示法的比较。为了避免在晶粒号前出现“一”号，有人把一3、一2、1等晶粒号改为0000、000、00号。影响因素首先，奥氏体起始晶粒度取决于形核率N和长大速度G的比值N/G,此值愈大，奥氏 体起始晶粒就愈小。其次，在起始晶粒形成之后，钢的实际晶粒则取决于奥氏体在继续保温 或升温过程中的长大倾向，而奥氏体晶粒长大

6、倾向又与起始晶粒的大小、均匀性以及晶界能 有关。晶粒大小愈不均匀、曲率半径愈小、表面弯曲度愈大，则界面能愈大，晶粒长大的倾 向性就愈大。此外，奥氏体的实际晶粒度还受加热温度、保温时间、钢的成分以及第二相颗粒的大小、 多少、性质、原始组织和加热速度等的影响。(1) 加热速度和保温时间的影响。晶粒长大和原子的扩散密切相关，温度愈高，相应的 保温时间愈长，原子的活动能力愈大，扩散愈容易进行，奥氏体晶粒亦将愈粗大。(2) 加热速度的影响。加热速度实质上是过热度问题，过热度愈大，即成核率与成长速 度之比越大，将获得细小的起始晶粒。虽然如此，但高温下奥氏体晶粒极易长大，因此，在 高温下不能有长的保温时间。

7、(3) 钢中含碳量的影响。在钢中含碳量不足以形成未溶解的碳化物时，含碳量增高，奥 氏体的晶粒容易长大而粗化。当形成未溶解的二次渗碳体时，因奥氏体晶粒长大受第二相的 阻碍作用，使奥氏体晶粒长大的倾向反而减小。(4) 脱氧剂及合金化元素的影响。用铝脱氧的钢，晶粒长大的倾向小，属本质细晶粒钢。 这是因为钢中含有大量难溶的六方点阵结构的A1N、机械地阻碍奥氏体长大。用硅和锰脱 氧的钢，晶粒长大的倾向大，一般属于本质粗晶粒钢。其他合金元素按阻碍奥氏体晶粒长大 程度的不同，可以分为：有强烈阻碍晶粒长大作用的，如铌、锆、钛、钽、帆和铝等；有中 等阻碍作用的，如钨、钼和铬等；稍有阻碍或无阻碍作用的，如铜、镍、

8、钻和硅等；有增大 晶粒长大倾向的，如碳(指溶入奥氏体中的)、磷、锰等。(5) 原始组织的影响。钢的原始组织愈细、碳化物分散度愈大，所得到的奥氏体起始晶 粒愈细小。但从晶粒长大的原理可知，起始晶粒愈细小，则钢的晶粒长大倾向性愈大，即钢 的过热敏感性增大，生产上难于控制。所以原始组织极细的钢，不可用过高的加热温度和长 的保温时间，而宜采用快速加热、短时保温的热处理工艺。晶粒度的作用加热时所得到的奥氏体实际晶粒的大小，对冷却后钢的组织和性能有很大 的影响。一般地说，粗大的奥氏体实际晶粒往往导致冷却后获得粗大的组织，而粗大的组织 又往往相应地具有较低的塑性和韧性。就冲击韧性而言，普通碳钢和低合金钢的奥

9、氏体晶粒 度每细化一级，冲击韧性值能提高19.6-39.2J/cm，同时冷脆转化温度可降低10C以上。 因此，在热处理时应严格控制奥氏体晶粒大小，以获得良好的综合性能。细化晶粒已成为强化金属材料的重要手段之一。通过多次反复奥氏体化处理，或用交变 冷变形及在（a +两相区退火等方法，获得超细化奥氏体晶粒，可以同时提高钢的强度和韧 性。特别是低温下使用的高强度合金，经此类处理后可使其断裂韧性大幅度提高，例如将 40crNiMo钢的奥氏体晶粒度由56级细化到1213级时，其KIc值可由1.382kPam。 （138.2x10N/cm）提高到 2.607kPam（260.7x10N/cm）。实验钢的奥

10、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：n = 2 n-1式中：n一显微镜放大100倍时，6.45cm2 （1in2）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18等8个等级。其中 1级晶粒度晶粒最粗大，8级最细小（参看YB2764）。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

11、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 N = 1.01 - 2 顷）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

12、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 16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1一6中的数据可知。 相变温度从740r提高到800r时n增大280倍而c仅增加40倍。表16奥氏体形核（n）和线生长速度（c）与温度的关系温度 740 r750 r760 r780 r800 r形核率（n）（个/毫米3 秒）2280线生长速度（c）（毫米/秒）0.0011100051500616000.0040.010.0260.041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

13、之细化（见表17）表17加热速艮度对起始奥氏体晶粒大小、的影响加热方法加热速度C/秒加热温度（淬火后铁 素体消失的温度）起始奥氏体晶粒的 平均面积um2炉内加热0.03 C825 C602C825 C408C830 C30感应加热200 C870 C281 000 C9 00 C29这可能是由于在快速加热时，转变被推向高温（大于800C），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。铁素体的含碳量 虽然很低，但铁素内碳的分布是不均匀的，碳原子大都集中在嵌镶块边界。实验测定嵌镶块 边界上的碳浓度或达0.20.3%。由FeFe3C状态图可知，这样的

14、地区，对应的奥氏体形 成温度为800840C（实验证明嵌镶块边界的厚度亦远大于该温度下临界晶核的尺寸）。 因此，只要加热速度足以把转变温度提高到上述范围，则奥氏体的核除了在铁素体与渗碳体 的分界面上形成外，还将在铁素体嵌镶块边界上大量形成，增加了形核率，因而使奥氏体晶 粒进一步细化。但是，当加热速度继续增大，使转变温度超过840C，因不能继续出现新的 形核部位，奥氏体晶粒也将不能继续细化。上述关于加热速度的影响，是限制在常用的普通加热速度范围之内。近几年来，随着科 学技术的发展，出现了加热速度高于1000C/秒的所谓“超快速加热淬火法”，如超高频脉 冲加热，激光加热或电子束加热等方法。经过这些

15、方法加热后以极快的令速淬火，得到的组 织极细，甚至在30万倍的电子显微镜下观察，仍看不清楚该种组织的细节。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。实际晶粒度除了与起始晶粒度有关外，还与钢在奥氏体状态停留的温度 及时间有关，在快速加热时，与加热速度和最终的加热温度有关。当加热温度相同时，加热 速度越大，实际奥氏体晶粒越细小。奥氏体晶粒的长大是自发的，因为减少晶界可

16、以降低表面能。如果不存在阴碍晶粒长大 的因素而又给以足够的时间，则从原则上说应该能长成一单晶奥氏体。但是由于存在着一些 阻碍奥氏体晶粒长大的因素，所以当达到一定尺寸后就不再长大了。奥氏体晶粒的长大是通 过大晶粒吞并小晶粒进行的。在长大阶段晶粒大小是不均匀的。等到各个晶粒都趋向同一大小时，晶粒不再长大。要使晶粒进一步长大，必须提高温度。实验证明，加热温度越高，晶 粒长大越快，最后得到的晶粒也越粗大。显然，快速加热时，虽然起始晶粒较细小，但如控 制不好（加热温度过高或保温时间过长），则由于所处的温度较高，奥氏体极易长大。为什么温度一定时，奥氏体晶粒长大到一定大小就不再继续长大了呢？为什么有的钢种

17、奥氏体晶粒容易长大，而有的不易长大？对于这些问题目前一般都用机械阻碍理论来解释。 认为钢中存在一些难溶的化合物，分布在奥氏体晶界上，阻碍了奥氏体晶粒的长大。只有当 温度进一步提高，一部分化合物溶入奥氏体后，奥氏体才能继续长大。长大到一定程度后以 被尚未溶解的化合物所阻碍，不能再长大。只有再提高温度才能进一步长大。由于不同钢的 化学成份及冶炼方法不同，这样就导致了有的钢种奥氏体晶粒容易长大，而另一些钢种奥氏 体晶粒不易长大。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（通常规定为930C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。之所以选用930C，是因为

18、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930C以下。如果在930C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 7如质晶粒度即标志着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 奥氏体晶粒为14级），定为本质粗晶粒钢；奥氏体晶 旦粒长大不显著的钢（得到的奥氏体晶粒度为58级），定为本质细晶粒钢。必须指出，本质晶粒度只是反映了 930C以下奥氏体晶粒长大的倾向。超过930C以后，本 质细晶粒钢的奥氏体实际晶粒度可能比本质粗晶粒钢的 实际晶粒度还粗（参看图129所示）。图1-2

19、9奥氏体晶粒尺寸变化示意图1.本质细晶粒钢 2.本质粗晶粒钢二、研究奥氏体晶粒度的意义奥氏体晶粒度对钢的性能有着重要的影响。通常认为，本质晶粒度对钢的工艺性能影响 很大，对其使用性能的影响常常是间接的，而实际晶粒度则对钢的使用性能有着更直接的影 响。1、实际晶粒度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、疲劳强度，同时使钢材具有较高的塑性和冲击韧性，并 能降低钢的脆性转变温度。因此在制定热处理工艺时，在一般情况下应尽量设法获得细小的 奥氏体晶粒。按目前常用的生产工艺，对结构钢来说仅能使奥氏体晶粒细化到8级，很难再 进一步细化。

20、晶粒细化到10级以上（d10-2毫米）则称为超细晶粒。用来获得这种超细 晶粒的特殊的加工处理方法称为超细化处理。近年的研究工作表明，采用超细晶粒化处理方 法，可以使奥氏体晶粒细化到15级使铁素体细到16级。从实验数据还知道，将合金结构钢的奥氏体晶粒度从9级细化到15级后钢的屈服强度 （调质状态）从115kg/mm2提高到142kg/mm2,并使它的脆化转变温度从一50C下降到一 150C；将低碳钢的铁素体晶粒从8级细化到16级后钢的屈服强度（退火状态）从20kg/mm2 提高到55kg/mm2，将碳素工具钢的奥氏体晶粒度从8级细化到15级后，钢的硬度（低温回火状态)从HRC63.5提高到HRC

21、65。晶粒细化能提高钢的综合力学性能，这是当前热处理中能使钢的强度和韧性同时得到提 高的方法之一。现有使奥氏体晶粒超细化的工艺方法很多，如快速循环加热淬火、循环加热回火、快速 加热及形变热处理等。它们的工艺曲线分别示于图130，图131，图132，图133, 图 134。图131循环加热正火图132摆锤式循环处理图130钢的超细晶粒化处理工艺(多次快速加热冷却法)数粒晶体氏奥内域视寸英方平一后倍g大放夥交的臭氏体如狙图133加热速度、重复次数对奥氏体晶粒度的影响图134钢的超晶粒处理工艺(形变热处理)下面将较为典型的奥氏体晶粒超细化处理方法介绍如下：根据a-Y-a多次循环相 变，可使奥氏体晶粒

22、细化的原理，将40Cr钢加工成20X3的薄片试样进行了超细化处理， 为了便于比较晶粒的大小，其热处理工艺选了三种，如图135(a)、(b)、(c)所示。根据图1 35(a)的热处理工艺曲线将试样用盐炉加热到840保温2分钟后立即水冷至室温，经测定 晶粒度为78级之间，如图136(a)所示，其硬度为HRC60。图135(b)所示工艺将试样 加热到840C保温2分钟后立即淬入水中冷至室温，然后再放入760C的盐炉中加热保温2 分钟立即淬入水中冷至室温，再放入840C的盐炉中加热保温2分钟时间分a)时间分b)时间分c)图135 1次，3次和5次循环热处理工艺图a.1次加热冷却，b.3次加热冷却，c.

23、5次加热冷却水冷至室温。经过测定奥氏体的晶粒度为910级，如图136(b)所示，其硬度为HRC60.5。按图135(c)工艺曲线处理试样比图135(b)多循环了两次，测得的奥氏体晶粒度达到11 12级如图136(c)所示，其硬度为HRC61。从实验的结果看出经过循环处理后晶粒得到细 化，硬度略有提高，而且循环次数越多效果越显著。2、本质晶粒度本质晶粒度对钢的性能的影响，主要表现在工艺性能方面，而且涉及面也比较广泛，从 成型热加工，预备热处理到最终热处理，从普通热处理到复杂的化学热处理等，本质晶粒度 都显示了它的作用。表18即示出本质晶粒度对钢的各种工艺性能的影响。从表18可以 清楚地看出本质晶

24、粒度对钢的工艺性能的影响是非常复杂的。为了保证钢材的工艺性能与机 械零件的使用性能必须对晶粒度进行研究，掌握它的变化规律及测量方法的技能，这样可以 挖掘出钢材的潜力，提高零件使用寿命。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。1、渗碳法适用于测定渗碳钢的本质晶粒度。测定时试样需经特定规范的热处理，其过程为表面无 氧化脱碳的渗碳钢试样装入40%BaCO3+60%木炭的渗碳箱中密封之并置入930C10C

25、的 炉中，保温8小时，然后随炉以50C/小时速度缓慢冷至600C以下，再空冷或缓冷至室温。表18 本质晶粒度对钢的性能的影响钢的状态本质粗晶粒本质细晶粒锻造在监界温度以上加热倾向于粗化倾向于保留细晶粒高温正火冲击韧性较低；较好的切削加工性，但表面粗糙，弹性极限较低冲击韧性较高；切削性能差，但表 面光洁度好；有较高的弹性极限工具钢退火比较容易球化淬火加热允许温度范围窄允许温度范围宽淬火冷却淬透性大，软点倾向小易于变形及开裂淬透性较低，形成软点倾向性大； 不易变形及开裂渗碳时渗碳速度快，层较深渗碳速度慢，层较浅渗碳后中心易脆，需重新细化中心处理；表面硬度均匀中心韧性好，可直接从渗碳箱中取 出淬火，

26、有产生软点的可能性处理后试样表面层含碳量达到过共析成份，经磨制(标准规定至少磨去2毫米深)、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，即可得到如图137所示珠光体+网状渗碳体组织。图1-37中渗碳网所包括的面积可反映出奥氏体的晶粒。在操作中，渗碳剂应严格干燥，渗碳箱须仔细密封，渗碳后必须缓慢冷却。当渗碳浓度 不足时磨面打磨深度可浅些。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，同时渗碳所需时间长，耗费人力，电力较多。2、氧化法适用于测定

27、各种钢的本质晶粒度。这种方法需将试样进行如下处理：将磨光、抛光后的 试样放入硼砂槽或其他盐浴中，加热至930 C10C，保温3小时后再放入930C10C的 1 BaCl +1 NaCl +1 CaCl的盐浴热腐蚀2分钟，随之在煤油中冷却；再进行短时间抛 32 332光，腐蚀（可用4%苦味酸酒精溶液）以显示奥氏体晶粒度。生产实践中也常用一种更简单的方法，即将磨光（可用0304号细砂纸）的试样埋入 生铁屑中并在930C10C的炉中保温3小时后取出在空气中氧化瞬间（几秒钟），随之淬 入水中，再用细砂纸磨光、抛光和腐蚀以显示晶粒度。所得结果如图1-38所示。i * A p图1-37经浸蚀后晶界上呈黑色

28、的碳化物X100图1-38 T7钢用氧化法所得奥氏体晶粒的大小X100采用氧化法显示晶粒时，经常因氧化过重或磨掉深度过浅使奥氏体晶内的嵌镶块边界也 与晶间一同被氧化后并显示，同时试样也容易受奥氏体化前期低温氧化的影响，因此往往在 试样表层遗留下细晶的假相。若加热时保护不当产生全脱碳区，也要出现假的大晶粒。因此， 在氧化法操作中，应严防加热及保温过程中的氧化与脱碳。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930C土10C，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

29、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（见图1-39所示）； 铁素体所环挠面积的尺寸即为原奥氏体晶粒的大小。图1-39 45钢加热至930C 土 10C保温3小时空冷所得奥氏体晶粒大小X100图1-40 T8钢经腐蚀后晶界上呈黑色的屈氏体组织X4004、网状珠光体（屈氏体）法网状珠光体法适用于淬透性不大的碳素钢及低合金钢。奥氏体晶粒的测量，将试样在930C10C炉内加热，保温3小时后，将试样一端淬入水中。冷却后在试样过渡带可清晰 地看到围绕在马氏体周围的黑色屈氏体组织，它所环绕的面积，即为原奥氏体晶粒。如图 1-40所示。试样热处理后，磨去脱碳层，

30、抛光后用硝酸或苦味酸酒精溶液腐蚀。5、加热缓冷法适用于测定过共析钢的奥氏体晶粒度。试验时将试样加热至930C10C，保温3小时 后冷却到600C （冷却速度为801O0C/小时），使碳化物沿奥氏体晶界析出以显示晶粒大 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。6、直接腐蚀法直接腐蚀法也叫晶粒边界腐蚀法。此法适用于测定淬火得到的马氏体或贝氏体组织的钢 的奥氏体晶粒度。试样不经磨制即可进行热处理：将试样加热至930C10C，保温3小时 后水冷，然后磨去脱碳层制成金相试样，用含有0.51%烷基磺酸盐的100克苦味酸饱和水 溶液腐蚀。由于晶粒边界被腐蚀变黑即可用以测定奥氏体的晶粒度

31、。所得结果如图141 所示。为了得到更清晰的组织，试样可经二次或三次腐蚀、抛光重复操作；或将腐蚀剂加热 到50C10C后进行热腐蚀。也可先将试样在烷基苯磺酸钠饱和苦味酸水溶液中浸蚀，经 抛光去掉表面黑膜，再用饱和苦味酸洒精溶液腐蚀再次轻微抛光后即可进行观察。7、真空法将试样磨制、抛光后装入真空炉炉中，当真空度达10-5毫米汞柱时，加热至930C 10C，保温3小时随炉冷至200C以下，停止扩散泵，继续随炉冷至室温。出炉后可在显微 镜下直接观察（见图1 42所示）。图1-41轴承钢用直接腐蚀法所得奥氏体晶粒大小X400图1-42用真空法所得奥氏体晶粒大小抛光试样在高温高真空下，由于晶界上晶格畸变

32、，并浓聚着大量杂质便发生了选择性的 挥发，因而在晶界上开成了明显的凹沟。一般认为这种方法是最可靠的。但由于设备条件限 制，生产中很少使用。当炉子真空度不够时也有可能因晶界杂质挥发受影响而出现假相。在上述几种测定奥氏体晶粒度的方法中，直接腐蚀法和真空法在试验中钢表面的化学成 份不发生变化（相对于渗碳法和氧化法），也不受晶界处过剩相（铁素体或渗碳体）或组织 （屈氏体）的干扰，因而所显示的晶粒度较接近实际尺寸。另外，直接腐蚀法对实验用的设 备没有特殊要求，是值得推广的一种方法。上述几种测定奥氏体本质晶粒度的实验方法，在原则上也可用来测定钢在具体热处理条 件下的实际晶粒度，其间的区别，仅在于被测试样的

33、热处理规范不同而已。四、奥氏体晶粒度的测定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。常用的方法有比 较法和弦计算法两种。1、比较法在用比较法评定钢的晶粒度时，在100倍显微镜下直接观察或投射在毛玻璃上。首先 对试样作全面观察，然后选择其晶粒度具有代表性的视场与标准级别图143(YB27-64中的第一标准级别图)比较，并确定出试样的晶粒度，与标准级别图中哪一级晶粒大小相同，7级8级图1-43钢的晶粒度标准级别图试样上的晶粒经常是不均匀的，大晶粒或小晶粒如属个别现象可不予考虑，若不均匀现象较 为普遍，则当计算不同大小晶粒在视场中各占百分比，如大多数晶粒度所占有的面积不小于 视场

34、的90%，则只定一个晶粒度号数来代表被测试样的晶粒度；否则试样的晶粒度应用两 个或三个级别号数表示，前一个数字代表占优势的晶粒度。例如试样上晶粒大多数是6级， 少数是4级时，即写为64级。在有些情况下，在100倍观察被测试样的晶粒大于1级或小于8级，为了准确评定其 大小，可以在降低或增高放大倍率的条件下与标准级别图对照，再按表19的数据换算成 100倍下的晶粒级别。例如某试样在100倍下观察晶粒比1级还大，即可在50倍下观察， 与标准级别图对照是2级，查表后得知晶粒度为0级。表19不同放大倍数晶粒度换算表大100倍晶粒度级别其他放大倍数一0123456789105012345678200123

35、4567830012345674001234562、弦计算法这种测量方法比较复杂，只有当测量的准确度要求较高或晶粒为椭圆形时才使用此种方 法。测量等轴晶粒时，先对试样进行初步观察，以确定晶粒的均匀程度。然后选择具有代 表性部位及显微镜的放大倍数。倍数的选择，以在80毫米视野直径内不少于50个晶粒为限。 之后将所选部位的组织投影到毛玻璃上，计算与毛玻璃上每一条直线交截的晶粒数目，(与 每条直线相交截的晶粒应不少于50个)也可在带有刻度的目镜上直接进行。测量时，直线 端部未被完全相交截的晶粒应以一个晶粒计算。相同步骤的测量最少应在三个不同部位各进 行一次。用相截的晶粒总数除以直线的总长度(实际长度

36、，以毫米计算)，得出弦的平均长 度(毫米)。再根据弦的平均长度查表1-10即可确定钢的晶粒度大小。五、实验目的、内容和步骤实验目的(1) 熟悉测定钢的奥氏体晶粒度的方法。(2) 研究加热温度保温时间及循环热处理对奥氏体晶粒大小的影响。(3) 从晶粒大小的观点出发确定合理的热处理加热规程。2. 实验内容用直接腐蚀法、网状铁素体法及网状渗碳体法等方法确定奥氏体晶粒大小。3. 实验步骤(1) 将已热处理好的试样进行磨光制成金相试样。(2) 将制成的金相试样，用相应的腐蚀剂将晶界腐蚀出来。然后在100倍的显微镜下观 察，如晶界不清楚，试样可经二次或三次腐蚀、抛光重复操作。(3) 用比较法或弦计算法测定晶粒的大小，最后确定级别。六、对实验报告的要求1、描述试验过程。2、试验所得数据的讨论和分析。