金屬平均晶粒度測(cè)定方法.doc

GB/T6394-2002金屬平均晶粒度測(cè)定方法介紹丹東五一八內(nèi)燃機(jī)配件廠王開遠(yuǎn)1前言金屬的晶粒度大小對(duì)金屬工件力學(xué)性能影響較大。因此,根據(jù)供需雙方協(xié)議,應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)金屬的平均晶粒度級(jí)別數(shù)進(jìn)行測(cè)定。我國(guó)于1977年首次發(fā)布了YB27-1977鋼的平均晶粒度測(cè)定方法。后于1986年修改采用ANSI/ASTME112-1981測(cè)定金屬平均晶粒度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法,制定發(fā)布了GB/T6394-1986金屬平均晶粒度測(cè)定方法。標(biāo)準(zhǔn)化法頒布實(shí)施后,我國(guó)曾對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了清理整頓。在此次清理整頓中,GB/T6394-1986被調(diào)整為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB/T5148-1993(簡(jiǎn)稱舊標(biāo)準(zhǔn))。調(diào)整后的該標(biāo)準(zhǔn)只是改變了標(biāo)準(zhǔn)編號(hào),標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容沒有任何變化。由于該標(biāo)準(zhǔn)所采用的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)已有新的版本,于是我國(guó)于2002年對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了第三次修訂,并恢復(fù)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)名稱為GB/T6394-2002金屬平均晶粒度測(cè)定方法(簡(jiǎn)稱新標(biāo)準(zhǔn))。新標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容與編寫結(jié)構(gòu)等均有改變。新標(biāo)準(zhǔn)由撫順鋼廠和冶金標(biāo)準(zhǔn)研究院共同起草,于2002年12月31日發(fā)布,并于2003年6月1日開始實(shí)施。自實(shí)施之日起原YB/T5148-1993作廢。經(jīng)過2002年的修訂,標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容變化較大,適用范圍變寬。新標(biāo)準(zhǔn)即可用于測(cè)定單相、等軸晶組織,也可用于測(cè)定非等軸晶組織及多相、多組元組織。同時(shí),通過改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)與敘述方法,刪去了一些不必要的圖表、公式及文字等,使標(biāo)準(zhǔn)更加精煉,主題更加突出,更加便于標(biāo)準(zhǔn)的理解與使用。2標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)對(duì)比新標(biāo)準(zhǔn)共分九章和四個(gè)附錄。與舊標(biāo)準(zhǔn)相比,主要增加了第6章“非等軸晶試樣的晶粒度”和第7章“含兩相或多相及組元試樣的晶粒度”兩章。并將舊標(biāo)準(zhǔn)附錄A中“關(guān)于晶粒度測(cè)量結(jié)果的置信限”這部分內(nèi)容分離出來作為新標(biāo)準(zhǔn)的附錄B單獨(dú)給出。新標(biāo)準(zhǔn)附錄C與舊標(biāo)準(zhǔn)312條“晶粒顯示方法”是對(duì)應(yīng)的,兩者內(nèi)容上也基本相同。只是增加了“相關(guān)法”和“模擬滲碳法”。附錄D是新增加的,給出了新標(biāo)準(zhǔn)與所采用的美國(guó)材料協(xié)會(huì)ASTM標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)差異及其原因,以符合我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)原則的要求,便于理解和執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)所給出的四個(gè)附錄中,附錄A、附錄B和附錄C為規(guī)范性附錄,附錄D為資料性附錄。3采標(biāo)情況新標(biāo)準(zhǔn)修改采用ASTME112-1996測(cè)定平均晶粒度試驗(yàn)方法。根據(jù)我國(guó)法律要求和工業(yè)的特殊需要,新標(biāo)準(zhǔn)在采用美國(guó)材料協(xié)會(huì)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行了適當(dāng)修改。GB/T6394-2002與ASTME112-1996的技術(shù)差異及其原因見表1。4新、舊標(biāo)準(zhǔn)的主要差異(1)修改了晶粒度評(píng)級(jí)圖適用范圍的說明晶粒度測(cè)定方法分為比較法、面積法和截點(diǎn)法三種。其中,比較法是常用方法。比較法是根據(jù)評(píng)級(jí)圖測(cè)定晶粒度級(jí)別。標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖共分四個(gè)系列,分別稱為系列圖片、系列圖片、系列圖片和系列圖片。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系列圖片對(duì)應(yīng)的放大倍數(shù)及適用的材料種類等未做改動(dòng),但對(duì)各系列圖片的使用范圍的說明有新的表述。舊標(biāo)準(zhǔn)是按“材料適用圖片”這一順序表述的,而新標(biāo)準(zhǔn)則相反,按“系列圖片適用材料”這一順序編排。同時(shí),對(duì)原內(nèi)容做了一些細(xì)化和補(bǔ)充。如:舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,奧氏體鋼的奧氏體晶粒度可以用系列圖片或進(jìn)行評(píng)定。由于系列圖片適用于有孿晶的晶粒,而系列圖片適用于無孿晶的晶粒,因此,新標(biāo)準(zhǔn)明確說明,帶孿晶的奧氏體鋼用系列圖片進(jìn)行評(píng)定,無孿晶的奧氏體鋼則采用系列圖片進(jìn)行評(píng)定。又如:新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,系列圖片適用于帶孿晶的不銹鋼奧氏體晶粒度的測(cè)定。而舊標(biāo)準(zhǔn)只籠統(tǒng)規(guī)定不銹鋼采用系列圖片。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖適用范圍說明的調(diào)整,使標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定更加明確、具體,便于實(shí)際操作。(2)名詞術(shù)語(yǔ)及符號(hào)有修改本次修訂,對(duì)晶粒度測(cè)定所涉及的名詞、術(shù)語(yǔ)及符號(hào)進(jìn)行了部分修改。如:表示晶粒度大小的量原來稱為“顯微晶粒度級(jí)別指數(shù)”,現(xiàn)改稱為“顯微晶粒度級(jí)別數(shù)”。即刪去了“指”字。顯微晶粒度級(jí)別數(shù)仍用字母“G”表示。原“宏觀晶粒度級(jí)別指數(shù)”改為“宏觀晶粒度級(jí)別數(shù)”,相應(yīng)的表示符號(hào)也由“GM”改為“Gm”。(3)修改了晶粒形成方法的內(nèi)容新、舊標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于晶粒形成方法的規(guī)定見表2。由表2可見,主要增加了鐵素體鋼奧氏體晶粒的兩種形成方法,即相關(guān)法和模擬滲碳法,刪去了珠光體法。并對(duì)部分晶粒形成方法的名稱做了修改。如:“網(wǎng)狀鐵素體法”被改為“鐵素體網(wǎng)法”、“網(wǎng)狀滲碳體法”改稱“滲碳體網(wǎng)法”等等。1)相關(guān)法對(duì)于碳素鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼,試樣熱處理溫度與材料相應(yīng)的技術(shù)條件中改善材料使用性能的熱處理相關(guān),試樣在不超過正常熱處理溫度30(最高不超過930)下加熱。保溫時(shí)間1h115h,冷卻速度根據(jù)熱處理方法而定。2)模擬滲碳體法對(duì)于“滲碳法”所述的情況,在沒有滲碳?xì)夥諚l件下,將試樣加熱到模擬滲碳溫度。保溫足夠時(shí)間后,試樣不能緩冷,必須從模擬滲碳溫度以足夠快的速度冷卻,以形成馬氏體。從試樣切取檢驗(yàn)面(注意:切割和拋光應(yīng)防止過熱)并經(jīng)拋光及腐蝕,以顯示出原奧氏體晶界。(4)刪去了截點(diǎn)法中表4a、表4b和圖3大家知道,在晶粒度的三種測(cè)定方法中,除比較法是用評(píng)級(jí)圖評(píng)定晶粒度級(jí)別外,面積法和截點(diǎn)法都是利用幾何的方法,通過公式計(jì)算出平均晶粒度級(jí)別數(shù)G。其中,截點(diǎn)法是通過統(tǒng)計(jì)給定長(zhǎng)度的測(cè)量網(wǎng)格上的晶界截點(diǎn)數(shù)來測(cè)定晶粒度的。標(biāo)準(zhǔn)推薦給出了測(cè)量網(wǎng)格長(zhǎng)度L=500mm的測(cè)量網(wǎng)格,即所謂的“500mm測(cè)量網(wǎng)格”。為了計(jì)算方便,舊標(biāo)準(zhǔn)在給出截點(diǎn)法計(jì)算晶粒度級(jí)別數(shù)公式的同時(shí),直接給出了計(jì)算500mm測(cè)量網(wǎng)格的晶粒度級(jí)別數(shù)所需的兩組數(shù)據(jù)分別列于表4a和表4b之中。同時(shí)還給出了用于500mm測(cè)量網(wǎng)格截點(diǎn)計(jì)數(shù)直接確定平均截距圖,即圖3。其實(shí),用表4a、表4b和圖3來確定晶粒度級(jí)別數(shù)并不比直接用標(biāo)準(zhǔn)所給出的相應(yīng)公式來確定更省事。因此,本次修訂,刪除了舊標(biāo)準(zhǔn)中表4a、表4b和圖3,直接利用公式計(jì)算平均晶粒度級(jí)別數(shù)。(5)調(diào)整了附錄的內(nèi)容新標(biāo)準(zhǔn)附錄A只保留了六個(gè)晶粒度各種測(cè)量值的計(jì)算公式。刪去了計(jì)算“弗里特直徑(df)”的兩個(gè)公式。附錄B“晶粒度測(cè)定結(jié)果的置信區(qū)間及相對(duì)誤差的計(jì)算”中,刪去了計(jì)算“晶粒平均截距的95%相對(duì)置信限(RCL)”的規(guī)定。只要求計(jì)算“平均晶粒度的95%置信區(qū)間(95%CI)”。而且,“平均晶粒度的95%置信區(qū)間(95%CI)通過新標(biāo)準(zhǔn)所給出的計(jì)算公式可以直接求得,不再需要利用舊標(biāo)準(zhǔn)附錄A中圖A1、圖A2和表A1。因此,新標(biāo)準(zhǔn)將圖A1、圖A2和表A1一并刪除。(6)增加了第6章和第7章這兩章的內(nèi)容分別為關(guān)于“非等軸晶試樣的晶粒度”及“含兩相或多相及組元試樣的晶粒度”的測(cè)定。這兩項(xiàng)內(nèi)容舊標(biāo)準(zhǔn)中沒有。原則上,前述的比較法、面積法和截點(diǎn)法適用于測(cè)定單相、等軸晶組織。如用新標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定多相或多組元組織及非等軸晶試樣的晶粒度,還需補(bǔ)充新的規(guī)定。為此,新標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充上述兩章的內(nèi)容。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,如果晶粒形狀因加工而改變,不再是等軸形狀時(shí),對(duì)于矩形的棒材或板材晶粒度應(yīng)在材料的縱向、橫向及法向截面上進(jìn)行測(cè)定;對(duì)于圓棒材晶粒度應(yīng)在縱向和橫向截面上測(cè)定。如果等軸偏差不太大(31形狀比),可在縱向試樣面上使用圓形測(cè)量網(wǎng)格進(jìn)行分析。如果使用直線取向測(cè)量網(wǎng)格進(jìn)行測(cè)定,可使用三個(gè)主要截面的任意兩個(gè)面上進(jìn)行三個(gè)取向的測(cè)量。新標(biāo)準(zhǔn)分別給出了“面積法”和“截點(diǎn)法”計(jì)算非等軸晶的晶粒度級(jí)別數(shù)公式。比較法不適用于非等軸晶組織。對(duì)于多相或多組元的晶粒度,分情況可按比較法、面積法及截點(diǎn)法進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)檢驗(yàn),如果第二相(或組元)基本上與基體晶粒大小相同由島狀或片狀組成,或者是第二相質(zhì)點(diǎn)(晶粒)的數(shù)量少而尺寸又小的,并位于初生晶粒的晶界處,此時(shí)可使用比較法。如果基體晶粒邊界清晰可見,且第二相(組元)