Zr对Mg-Gd-Er合金晶粒细化机理的影响
金属材料晶粒细化的研究论文修改后
金属材料细化组织的方法和途径 1 前言 金属材料作为一种常规材料，由于其原料丰富可以大规模工业化生产，并可以通过合金化、冷热加工、热处理等技术改变材料形状、尺寸性能，其优异的使用性能，能满足机械、冶金、矿山、建筑、化工、海洋等行业的不同需要，因此，在 21 世纪钢铁材料仍然是人类社会使用的最主要材料。因此，钢铁材料的研究有着十分重要的意义！然而不经过任何处理而直接得到的铸锭或铸件存在诸多缺陷，因此，改善其金属性能非常重要。晶粒大小是影响金属性能的重要指标，一般来说，细晶粒组织的材料具有较好的综合性能，即其强度，硬度和人性，范性等都比较好，所以生产上对控制金属材料的晶粒尺寸是相当重要的。因此，细化晶粒对钢铁材料的研究及应用有着极其重要的意义。它是控制金属材料组织结构的最重要、最基本的方法。本文将从金相学角度阐述晶粒细化的原理和方法。 2 晶粒细化的理论与目的 研究表明，高性能钢铁材料的主要指标为强度和韧性，而晶粒细化是同时提高材料的强度和韧性的唯一方法，这就是钢铁材料晶粒细化的目的。目前，晶粒细化已成为新型高性能钢铁材料研究的一个趋势。根据Hall-petch 公式:σs =σ0 + kd - 1/ 2 ,其中σs 为应变量0．2 %的屈服应力;σ0 是移动单个位错所需的克服点阵摩擦的力; k 是常数; d 是平均晶粒尺寸。可以看出,材料的屈服强度与晶粒尺寸倒数的平方根成正比。因此,晶粒细化既能提高材料的强度，又能提高
材料塑性,同时也能显著提高其力学性能。细化晶粒是控制金属材料组织的最重要、最基本的方法,目前人们采用了许多办法细化金属的晶粒并取得了极大的成就。 3 晶粒细化的途径和方法 细化晶粒的基本途径在于尽可能地提高晶核的形成速率，并同时减小晶体的成长速率，以使大量晶核在还没有显著长大的条件下便相互干扰而凝固结束。利用结晶生核、长大现象进行晶粒细化时，临界晶核尺寸大小成为晶粒细化极限的大体目标。临界晶核的尺寸是形核驱动力的函数，驱动力越大，临界晶核尺寸就越小。通常情况下，相变时的驱动力比再结晶时的驱动力大很多。因此，利用相变时得到很细小的临界晶核尺寸，再控制冷却速度，就可使钢铁材料组织超细化。我们通常所知道的晶粒细化的方法或措施有：化学孕育剂法或变质法；快速冷取法；加强液体流动法（机械物理细化法）。还包括相变前奥氏体细化或位错化、奥氏体内部增加形核质点、相变冷却细化、形变处理细化法、物理场细化等。 3.1 化学孕育法或变质法 这种方法是向液体中加入所谓细化剂（孕育剂）或变质剂。添加细化剂(孕育剂)通过增加外来晶核使晶粒细化;添加变质剂是通过加入变质剂合金的共晶组织形态或者第二相的形态来实现细化。 3.1.1 添加细化剂（孕育剂） 熔炼时 ,可以通过向熔体中添加细化剂来形成晶核 ,使粗大的铸
金属凝固组织的细化方法和机理
课程名称：金属凝固指导老师：宋长江，翟启杰教授 金属凝固组织的细化方法和机理 摘要：金属组织细化细化是提高材料性能的一种有效手段。在材料科学领域里，控制金属的凝固过程以细化金属凝固组织是提高铸件性能的重要途径之一，在已有的研究中，控制金属凝固过程以细化凝固组织的方法主要有两类：一是物理细化法，如低温浇注、电磁搅拌、机械振动、超声波细化等，二是化学细化法，如添加形核剂和长大抑制剂等。物理细化方法处理材料纯净度高，不会对金属熔体带来外来夹杂，细化效果好；化学添加剂法细化效果稳定、作用快、操作方便、适应性强，是目前最普遍的细化方法。 关键词：组织细化；细化方法；细化剂；变质剂 Refinement methods and mechanism of solidification structure of metals Abstract: Metal microstructure refinement is an effective means to improve the properties of materials.In the field of meterial science, To contol the metal solidification process to refine the metal solidification structure is an important way of improving the casting performance. There are two main ways in the previous study: the first one is Physical refining method,such as cast cold, electromagnetic stirring, mechanical vibration, ultrasonic Refining and so on. The other one is chemical method, like the addition of nucleating agents and growth inhibitors. Physical refining method can make the material more pure,and there is no inclusion along with. The chemical method is the most common method of refinement because it’s faster and more stable and easy to operate. Key words:structure refinement; refine method; refiners; modifier
Al-Ti-B合金晶粒细化
目录 1、引言 (1) 2、细化原理 (1) 2.1、包晶相图理论 (2) 2.2、碳化物-硼化物理论 (2) 2.3、双重形核理论 (3) 2.4、α-Al晶体增殖理论 (3) 3、合金元素的作用 (3) 3.1、Ti对铝合金熔铸组织的细化作用 (3) 3.2、B对铝合金熔铸组织的细化作用 (4) 3.3、其它杂质元素对铝合金熔铸组织的 细化影响 (4) 4、小结 (5) 5、参考文献 (6)
Al-Ti-B合金晶粒细化 【摘要】铝合金中加入少量Ti和B时,铝合金组织可得到明显细化，合金的强度、韧度、耐磨性、抗疲劳性能及热稳定性等均有所提高。 【关键词】铝钛硼合金晶粒细化合金元素 Al-Ti-B Alloy grain refinement 【Abstract】Aluminum alloy to add a small amount of Ti and B, the refined aluminum alloy group is obviously, the strength of the alloy, toughness, wear resistance, fatigue resistance and thermal stability were improved 【Key words】Al-Ti-B alloy grain refinement alloying elements 1、引言 根据Hall-Petch公式可知，材料的屈服强度和材料的晶粒大小成反比，细小的晶粒尺寸可以有效地提高材料的强度和韧性，同时改善合金的机械加工性能，对于铝在各行业的应用均具有重要的意义 [1]。目前，细化铝合金晶粒的方法主要包括以下4种： ①控制金属凝固时的冷却速度[2]； ②机械物理细化法，包括机械振动和机械搅拌等； ③物理场细化法[3]，如电场、磁场和超声波处理等； ④化学细化法，加入各种晶粒细化剂，促进铝及合金的形核或抑 制晶核长大。 在工业生产中，细化晶粒尺寸最常用的方法是化学细化法，即在熔融的铝液中加入晶粒细化剂，起到异质形核的作用，进而细化晶粒尺寸。铝钛硼合金晶粒细化是铝加工业普遍采用的晶粒细化方法，对铝合金的铸态组织具有强烈的细化作用。它可以使合金成份均匀，加快铸造速度，减少裂纹，消除羽毛状晶和冷隔。在随后的压力加工过程中，还可以提高铝板的力学性能，减小板材的变形织构和各向异性，提高板材的深冲性能和成品率。铝钛硼的组织对铸态晶粒的细化效果起关键性作用。 2、细化机理 由于铝合金的细化过程非常复杂，与熔炼条件和铸造条件相关，且容易受到杂质元素的影响，导致细化效果发生改变。因此，仍没有一种理论能较全面的解释整个细化过程。目前，铝晶粒细化的细化理论主要包括[4]：包晶相图理论、碳化物-硼化物、双形核理论、α-Al 晶体增殖理论、超形核理论等。 2.1、包晶相图理论
M50和M50Nil钢多向锻造碳化物及晶粒细化机制研究
M50和M50Nil钢多向锻造碳化物及晶粒细化机制研究 M50钢具有高温条件下硬度、强度高等优点,是目前综合性能优良的航空轴承钢。M50钢中合金元素形成的碳化物是其重要的组织特征同时也是轴承性能良好的保障,但是分布不均,尺寸过大的碳化物会使轴承在服役过程中发生开裂导致失效。 M50Nil钢是在M50钢的基础上研发的新一代高温轴承钢,这种钢在经过表面硬化处理后,具有“表硬内韧”的特点,这样大大提高了轴承的疲劳寿命,但是 M50Nil钢的晶粒尺寸较大,这样影响了锻件的性能,因此,如何控制M50钢中碳化物的尺寸和分布、M50Nil钢中晶粒粗大的问题,提高材料性能,是目前制备高性能高温轴承钢的难题。本文通过对M50钢和M50Nil钢进行多向锻造,研究了始锻温度和累计应变量对M50钢和M50Nil钢微观组织的影响,并分析了M50钢的碳化物碎化机制以及M50Nil钢的晶粒细化机制。 在1000℃和1100℃对M50钢分别进行累积应变量为1.2、2.4、3.6和5.4的多向锻造,多向锻造后的锻件碳化物发生明显的碎化,由原始M50钢中尺寸为25μm的碳化物碎化为小于10μm,同时始锻温度升高使得颗粒状碳化物发生了明显的溶解。始锻温度为1100℃时,随着累积应变量的增加,锻件易变形区的晶粒得到细化,当累积应变量增加到5.4时,易变形区平均晶粒尺寸为3μm。 在1050℃、1100℃、1150℃和1180℃下对M50Nil钢进行了累积应变量为3.6的多向锻造发现,锻后锻件易变形区的晶粒尺寸发生了明显的变化,当 M50Nil钢只在这四个温度下保温一定时长不进行多向锻造时,晶粒尺寸随着加 热温度的升高逐渐长大,而多向锻造后易变形区的晶粒尺寸在1100℃时达到最 小值。在1100℃保温30min后对M50Nil钢进行了累积应变量分别为0.6、1.8、
硬度及强度换算表
硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 1.布氏硬度(HB) 以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 2.洛氏硬度(HR) 当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示： ?HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 ?HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 ?HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 3 维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面 积除以载荷值，即为维氏硬度HV值(kgf/mm2)。 邵氏硬度（HA）邵氏硬度专用在橡胶方面的硬度测试 做橡胶的应该知道怎么测 邵氏硬度（HA）用于橡胶、塑料等材料的硬度测定，将一定形状的钢制压针，在试验力作用下压入试样表面，当压足平面与试样表面紧密贴合时，测量压针相对压足平面的伸出长度。通过公式计算出邵氏硬度值。具有结构简单、使用方便、型小体轻、读数直观等特点。A型参数：刻度盘 值：0-100HA；压针行程范围：0—2.5mm；压针端部压力：0.055N-8.05N；压针顶端直径：Φ 0.79mm+\-0.03m m。
平均晶粒度概念
平均晶粒度概念 表示晶粒大小的尺度叫晶粒度。 晶粒度可用晶粒的平均面积或平均直径表示。工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小。标准晶粒度共分8级，1-4级为粗晶粒，5-8级为细晶粒。 一般晶粒度越大，也就是越细越好 钢的晶粒度按其奥氏体化条件与长大倾向刁又分成起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度三起始晶粒度指钢在临界温度以上加热，奥化过程中最初形成的奥氏体晶粒的晶粒度，即奥转变刚刚完成，其晶粒边界开始接触时的晶粒大，J 称初生晶粒度。实际晶粒度指某一实际条件下所得到的实粒大小。本质晶粒度只代表在某一条件下，奥氏体的长大倾向。 一、晶粒大小与力学性能的关系： 晶粒大小对材料的性能影响很大，实践证明，材料的屈服强度σs与晶粒直径d符合Hall-Petch公式：σs =σ0 + K d1/2 式中，σ0和K 是两个与材料有关的常数。 可见，晶粒越细小，材料的强度越高。不仅如此，晶粒细小还可以提高材料的塑性和韧性。 奥氏体的晶粒大小对钢随后的冷却转变及转变产物的组织和性能都有重要影响。通常，粗大的奥氏体晶粒冷却后得到粗大的组织，其力学性能指标较低。需要了解奥氏体晶粒度的概念以及影响奥氏体晶粒度的因素。
二、奥氏体晶粒度的概念： 奥氏体晶粒大小是用晶粒度来度量的。可用晶粒直径、单位面积中的晶粒数等方法来表示晶粒大小。晶粒度的评定一般采用比较法，即金相试样在放大100倍的显微镜下，与标准的图谱相比。YB27-77将钢的奥氏体晶粒度分为8级，1级最粗，8级最细(见P208图）。0级以下为超粗晶粒，8级以上超细晶粒。 奥氏体晶粒度级别（N）： 生产上用晶粒度N表示晶粒大小，晶粒度级别与晶粒的大小有如下关系：n = 2N-1 式中n表示放大100倍时，1平方英寸（645.16㎜2）上的晶粒数。n越大，N越大，晶粒越细。n0= 2N+3式中n0表示放大1倍时，1平方毫米上的晶粒数。 几个概念：起始晶粒度、本质晶粒度、实际晶粒度 1、起始晶粒度:奥氏体转变刚刚完成，即奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的奥氏体晶粒大小称为起始晶粒度。通常情况下，起始晶粒度总是比较细小、均匀的。起始晶粒大小取决于形核率和长大速度。加热转变终了时所得A晶粒度称为起始晶粒度。n0 = 1.01（I/V）1/2 式中：I-形核率，V-长大速度。 2、本质晶粒度:根据YB27-64试验方法，即在930±10℃，保温3~8h后测定的奥氏体晶粒大小称为本质晶粒度。如晶粒度为1~4级，称为本质粗晶粒钢，晶粒度为5~8级，则为本质细晶粒钢。本质晶粒度表示在规定的加热条件
不锈钢304及316L性能
304不锈钢 密度为7.93 g/cm3 304相当于我国的0Cr18Ni9【据GB/T 20878-2007 现已更改为06Cr19Ni10】不 锈钢。 304不锈钢是一种很常见的不锈钢，业内也叫做18/8不锈钢。它的抗腐蚀性能 要优于 430不锈铁，耐腐蚀耐高，加工性能好，因此广泛使用于工业和家具装 饰行业和食品医疗行业，例如：一些高档的不锈钢餐具，浴室厨房用具。 虽然此种不锈钢在国内非常常见，但是“304不锈钢”这个称呼却来自于美国。 很多人以为304不锈钢是日本的一种型号称呼，但是严格意义来讲，日本的对 304不锈钢的正式称呼是“ SUS304”。市场上常见的标示方法中有06Cr19Ni10， 304 ，SUS304三种，其中06Cr19Ni10一般表示国标标准生产，304一般表示ASTM 标准生产，SUS304标示日标标准生产。 304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成 型性）的设备和机件。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有16%以上 的铬,8%以上的镍含量。304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一 个牌号。 力学性能 抗拉强度σb (MPa)≥520 304不锈钢图册(7张) 条件屈服强度σ0.2 (MPa)≥205 伸长率δ5 (%)≥40 断面收缩率ψ (%)≥60 硬度：≤187HB;≤90HRB;≤200HV 产品标准 对于304不锈钢来说是非常重要的一个参数，直接决定着它的抗腐蚀能力，也决 定着它的价值。 304中最为重要的元素是Ni、Cr，但是又不仅限于这两个元素。具体的要求由产 品标准规定。行业常见判定情况认为只要Ni含量大于8%，Cr含量大于18%，就 可以认为是304不锈钢。这也是为什么业内会把这类不锈钢叫做18/8不锈钢的 原因。其实，相关的产品标准对304有着非常清楚的规定，而这些产品标准针对 不同形状的不锈钢又有一些差异。下面是一些常见的产品标准与测试。 要想确定一个材料是不是304不锈钢，必须满足产品标准中每一个元素的要求， 只要有一个不符合，就不能叫做304不锈钢。 1、ASTM A276（Standard Specification for Stainless Steel Bars棒材 and Shapes型材） 304 C Mn P S Si Cr Ni 要求，% 0.08 2.00 0.045 0.030 1.00 18.0–20.0 8.0-11.0 2、ASTM A240（Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate板 材,Sheet片材, and Strip带材 for Pressure essels and for General Applications）
浅谈镁合金晶粒细化的方法和意义
浅谈镁合金晶粒细化的方法和意义 重庆大学材料科学与工程学院材料科学专业 摘要 简述了镁合金的工程运用现状和细化晶粒的益处；以镁合金晶粒细化方法为主线，对镁合金在熔体阶段的过热处理、添加变质剂、物理场法、动态晶粒细化和快速凝固法，以及镁合金固态阶段的锻造、挤压、轧制和剧烈塑性变形等细化晶粒的方法进行了总结。同时，归纳了镁合金细化晶粒的意义。 关键词 镁合金 晶粒细化 熔体 固态形变 1 背景介绍 纯镁是银白色金属，熔点651℃，密度为1.74×103kg/m3，是最轻的工程金属[1]。镁合金具有密度低、比强度高、比刚度高、减振和抗冲击性能好等优点，而且还具有较好的尺寸稳定性和机械加工性能及低廉的铸造成本。在汽车、电子、通信、航空航天、国防和3C 等行业都拥有广泛的应用前景。但是镁合金密排六方的晶体结构特点，决定了在室温条件下独立滑移系少，导致室温塑性低、变形加工困难和变形容易开裂等阻碍了镁合金材料的广泛应用。其次，镁合金强度偏低，无法应用于受力较大的工程环境，也成为镁合金大规模运用的一大瓶颈。所有提高镁合金的室温塑性变形能力和强度有利于镁合金工程应用的普及和推广[2~5]。 细化晶粒是唯一可以提高金属构件强度的同时，又提高塑性的方法。根据Hall-petch 公式21 0s -+=d k y σσ，材料的强度随着晶粒尺寸的减小而增大。镁合金具有很大的系数k y ，所 有，细化晶粒能够显著的提高镁合金的强度[6]。而且，由于有细小均匀晶粒的材料发生塑性变形时，各晶粒分担一定的变形量，使变形更加均匀，位错在晶界处塞积少，应力集中小，材料开裂的倾向减小，从而提高材料的塑性。 2 晶粒细化方法 目前用于工程和科研中有很多细化镁合金晶粒的方法，笔者综合相关论文报道将镁合金晶粒细化分为两个阶段细化：熔体阶段细化和固态形变处理细化。 2.1 熔体阶段细化 2.1.1 过热处理法 过热处理是浇注前将熔体温度升高并保持一段时间后再降温至浇注温度进行浇注的工艺过程。过热处理细化晶粒的机制是过热处理过程中形成了可以作为非均质结晶核心[7]。目前广泛认同的观点是Fe 等元素在镁熔体中的溶解的随温度变化很显著，随着温度的降低，Fe 在镁中溶解度急剧降低，在过热的熔体降温时，过热难容的铁将从液相中先析出，在凝固过程中成为α-Mg 的异质形核基底。过热处理在一定程度上可以细化晶粒，但是也存在很多缺陷。例如，将熔体加热到高温镁合金熔体会因大量溶解气体和杂质而质量下降，从而降低合金的综合性能，所以，过热处理法在工业上应用很少。 2.1.2 添加变质剂 添加变质剂可以改善合金的铸造性能和加工性能，使铸件组织细小均匀，因而提高合金的强度和塑性。加入的变质剂必须满足6点：①高温下化学成分不变，在熔体中有足够的稳定性，
SUS304不锈钢的说明
304不锈钢的说明 304不锈钢是不锈钢中常见的一种材质，密度为7.93 g/cm3，业内也叫做18/8不锈钢。耐高温800度，具有加工性能好，韧性高的特点，广泛使用于工业和家具装饰行业和食品医疗行业。 市场上常见的标示方法中有06Cr19Ni10，SUS304，其中06Cr19Ni10一般表示国标标准生产，一般表示ASTM标准生产，SUS 304表示日标标准生产。 304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有18%以上的铬,8%以上的镍含量。304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一个牌号。 304不锈钢的基本参数值如下： 抗拉强度σb (MPa)≥520304 条件屈服强度σ0.2 (MPa)≥205 伸长率δ5 (%)≥40 断面收缩率ψ (%)≥60 硬度:≤187HB;≤90HRB;≤200HV 密度(20℃，g/cm3):7.93 熔点(℃):1398~1454 比热容(0~100℃，KJ·kgK):0.50 热导率(W·m·K):(100℃)16.3，(500℃)21.5 线胀系数(10·K):(0~100℃)17.2，(0~500℃)18.4 电阻率(20℃，10Ω·m):0.73 纵向弹性模量(20℃，KN/mm):193 产品标准
对于304不锈钢来说，其成份中的ni元素非常重要，直接决定着304不锈钢的抗腐蚀能力及其的价值。 304中最为重要的元素是Ni、Cr，但是又不仅限于这两个元素。具体的要求由产品标准规 定。行业常见判定情况认为只要Ni含量大于8%，Cr含量大于18%，就可以认为是304 不锈钢。这也是为什么业内会把这类不锈钢叫做18/8不锈钢的原因。其实，相关的产品标准对304有着非常清楚的规定，而这些产品标准针对不同形状的不锈钢又有一些差异。下 面是一些常见的产品标准与测试。 要想确定一个材料是不是304不锈钢，必须满足产品标准中每一个元素的要求，只要有一 个不符合，就不能叫做304不锈钢。 1、ASTM A276(Standard Specification for Stainless Steel Bars棒材 and Shapes型材) 304C Mn P S Si Cr Ni 要求，%≤0.08≤2.00≤0.045≤0.030≤1.0018.0–20.08.0-11.0 2、ASTM A240(Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate板材,Sheet片材, and Strip带材 for Pressure essels and for General Applications) 304C Mn P S Si Cr Ni N 要求，%≤0.07≤2.00≤0.045≤0.030≤0.7517.5–19.58.0–10.5≤0.10 3、JIS G4305(cold-rolled 冷轧stainless steel plate板材, sheet片材 and strip带材) SUS 304C Mn P S Si Cr Ni 要求，%≤0.08≤2.00≤0.045≤0.030≤1.0018.0–20.08.0-10.5 4、JIS G4303 (Stainless steel bars不锈钢棒) SUS 304C Mn P S Si Cr Ni 要求，%≤0.08≤2.00≤0.045≤0.030≤1.0018.0–20.08.0-10.5以上四个标准只是常见的几个标准，其实ASTM和JIS中有提到304的不止这几个标准。 每个标准其实对304的要求不尽相同，所以要想确定一个材料是不是304，准确的表达方 式应该说是否符合某个产品标准中的304要求，材质证明书一般要出具以下类型报告:
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 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。根据GB6394-86规定显示奥氏体晶粒大小的方法有以下几种： （2）比较法 目前生产中，一般都采用比较法测定晶粒度。在用比较法评定钢的晶粒度时，试样制好后在100倍显微镜下直接观察或投射在毛玻璃上，其视场直径为0.80mm。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与标准的1-8级级别评级图（×100）对比评定试样的奥氏体晶粒度，与标准级别图中哪一级晶粒大小相同，即定为试样的晶粒度号数。该法简便、快速。
细化晶粒
细晶镁合金的制备方法 制约变形镁合金发展的主要原因在于其较差的室温塑性变形能力，如何在较大程度上改善镁合金的塑性已成为人们关注的焦点。常用的方法包括合金化及晶粒细化等。而结合镁合金室温滑移系少、形变各向异性强的特点，用织构强化或软化来提高或合理利用镁合金的力学性能，已成为变形镁合金研究领域的一个重要分支。 纯镁的晶粒尺寸细化到8um以下时，其脆性转变温度可降至室温。若采用适当合金化及快速凝固工艺将晶粒细化到1um时，甚至在室温下镁合金亦可以具有超塑性，其伸长率可达到1000%。因此通过镁合金晶粒细化可以调整材料的组织和性能，获得具有优良变形性能的材料。细化晶粒的方法有很多，下面介绍几种常见的制备细镁合金的方法。 1 等径角挤压（ECAP） 强应变化塑性变形可以在低温度条件下使金属材料的微观结构得到明显的细化，从而大大提高其强度和韧性。近年来研究表明，大塑性变形可以成功制备具有超细晶（微米级，亚微米级和纳米级）微观结构的金属材料。前苏联科学家Segal于1981年提出了等截面通道角形挤压法(equal channel angular press-ing)等径角挤压法（ECAP）。ECAP的基本原理；将润滑良好、与通道截面尺寸相差无几的块状试样放进入口通道，在外加载荷作用下，由冲头将试样挤放进入口通道，在外加截荷作用下，由冲头将试样挤到出口通道内。入
口通道与出口通道之间存在一个夹角。在理想条件下，变形是通过在两等截面通道交截面（剪切平面）发生简单的切变实现的。经角径角挤压后，试样发生简单切变，但仍保持横截面积不变，挤压过程可以反复进行，从而在试样中实现大塑性变形。通过这项技术，可以不依赖粉末冶金和复杂的形变热处理而制备大体积块状细晶材料。 2 添加适当的合金化元素 根据合金化原理，明确各种元素在镁中产生的作用，针对不同的需要对镁合金中添加适当的微量合金元素，并进行显微组织和结构设计，引人固溶强化、沉淀强化或弥散强化等机制，可以达到细化晶粒，调整镁合金组织，提高和改善合金性能的目的。如SN、SB和PB等元素在镁中有较大的极限固溶度，而且．随着温度的卜降，固溶度减小并生成弥散沉淀相。根据沉淀强化原理，这些元素能够提高镁合金度的强度：而有的表面活性元素．可以减小粗大相的形成，起到细化晶粒的作用，甚至可以生成弥散相阻碍晶界的滑移 Zr元素在镁合金中就是一种最有效的晶粒细化剂、 3 大挤压比热挤压(L)100) 镁合金组织性能受塑性变形影响很大，因此可以通过塑性加工过程控制或改善镁合金坯料的组织性能，例如镁合金挤压棒材的性能右严重的各向异性，需采用热挤压方法消除各向异性，通过采用不同的挤压温度、改变挤压比、挤压速度可以获得不同组织性能的镁合
金属晶粒度检测
金属晶粒度检测 科标检测专业从事金属分析、金属检测工作，可对各种金属材料、焊接材料、合金以及金属类制品进行检测分析，科标检测拥有先进的设备和专业的检测团队，检测结果精准，检测技术国际领先！ 【检测范围】 钢及合金、铜及合金、铝及合金、不锈钢、金属管、紧固件（螺栓、螺母、铆钉）、焊接接头等各类金属、合金及金属制品、合金制品、金属镀层。 轻金属、重金属、熔敷金属、有色金属、稀有金属、贵金属、半金属等； 钢铁、铸铁、钢管、钢筋线材、焊接材料、钢板型钢、铜材铝材、钢丝绳及各种金属挂件等各类金属及合金制品。 【检测项目】 物理性能：拉伸、弯曲、屈服、疲劳、扭转、应力、应力松弛、冲击、磨损、硬度、耐液压、拉伸蠕变、扩口、压扁、压缩、剪切强度、磁性能、电性能、热力学性能、抗氧化性能、密度、热膨胀系数、弹性模量等。 环境可靠性能：大气腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、点蚀、腐蚀疲劳、人造气氛腐蚀、盐雾试验。
工艺性能：细丝拉伸、断口检验、反复弯曲、双向扭转、液压试验、扩口、弯曲、卷边、压扁、环扩张、环拉伸、显微组织、金相分析。 无损检验：X射线无损探伤、电磁超声、超声波、涡流探伤、漏磁探伤、渗透探伤、磁粉探伤。 失效分析：断口分析、腐蚀分析等。 金相检验：宏观金相、微观金相（SEM、TEM、EBSD）、晶粒度评级、脱碳层深度、非金属夹杂物评级。 汽车零部件检测项目：机械冲击测试、振动测试（随机、正弦、扫频等）、三综合、刚度测试、疲劳试验、蠕变试验、温度冲击测试、高温储存、低温存储、湿热交变、凝露测试、盐雾测试、耐气体腐蚀、耐化学试剂、EMC、材料基本性能、涂镀层基本性能、密封性实验等。 【分析项目】 常规元素分析 品质（全成分分析）、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、碳(C)、硫(S)、镍(Ni)、铬(Cr)、铜(Cu)、镁(Mg)、钙(Ca)、铁(Fe)、钛(Ti)、锌(Zn)、铅(Pb)、锑(Sb)、镉(Cd)、铋(Bi)、砷(As)、钠(Na)、钾(K)、铝(Al)、牌号测定、水份 贵金属元素分析 银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)、铑(Rh)、钌(Ru)、铱(Ir)、锇(Os) 注：一般采用国标、行标，还可以参照ASTM、TP、ISO、UOP、JIS、EN指标，
304不锈钢的固溶热处理工艺
304不锈钢的固溶处理热处理工艺 摘要 研究了不同热处理工艺对304奥氏体不锈钢组织和性能的影响。304奥氏体不锈钢试块进行1050℃保温30min固溶处理，分别在水中和在空气中冷却。结果发现得出组织均为单相奥氏体，水中冷却不锈钢硬度更高，说明水冷后获得更大的内应力。原材料进行650℃保温60min敏化处理和800℃保温60min敏化处理，对比得出在800℃保温60min时更容易发生晶间腐蚀。因此，304不锈钢热处理时应避免在敏化温度区间内较高温度停留较长的时间。 奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、含Ni8%—10%、C约0．1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性、酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0．03%或含Ti、N，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用［1—5］。 304奥氏体不锈钢作为一种用途广泛的钢，具有良好的腐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性。用于家庭用品（餐具、橱柜、锅炉、热水器），汽车配件，医疗器具，建材，化学，食品工业，船舶部件。根据不同的要求，其常用的热处理工艺主要有：固溶处理、稳定化处理和去应力处理等［6，7］，由其应用的广泛性，其热处理工艺的研究对生产有很好的指导意义。1实验方法实验原材料为304奥氏体不锈钢（国内牌号为0Cr18Ni9）化学成分为碳≤0．08%，硅≤1．00%，锰≤2．00%，磷≤0．045%，硫0．03%，镍8．0%—10．5%，铬18%—20%。原材料通过热轧而成，切割成直径20mm，高20mm的圆柱体试样。对试样分别在1050℃，保温30min空冷和水冷进行固溶处理，在650℃并保温1h段后空冷和800℃并保温1h空冷至室温，进行敏化处理。对原材料和热处理试样采用洛氏硬度计和金相显微镜进行硬度和金相组织分析。 2实验结果与讨论 2．1原材料夹杂物的测定结果 按照国标《GB/T10561—2005钢中非金属夹杂物含量的测定》实验方法，对原材料非金属夹杂物如图1所示，在100倍下与标准图对比，可以得出原材料含有两类夹杂物。沿轧制方向排成一列为氧化铝类（B类），从粒度粗细和长度可以判断是细系，1．5级。形态比小，成黑色无规则分布的颗粒为球状氧化物类（D类），从粒度和数量可以判断是细系，1．5级。所以测定结果为细系B1．5，细系D1．5。因此，夹杂物等级符合国家标准。 2．2原材料的金相组织及力学性能分析 原材料金相组织如图2所示。浸蚀方法为高氯化铁5g，盐酸10mL，酒精500mL混合液，浸蚀10min。奥氏体晶粒均匀细小，根据《GB/T6394—2002金属平均晶粒度测定法》，晶粒度可评定为5．5级。另外，晶粒中伴有孪晶，黑点为非金属夹杂物。从金相图片可看出此原材料已经经过固溶处理。原材料各种硬度测量如表1所示，硬度分布比较均匀，平均值为HB187左右。 表1原材料各种硬度测量值表
强度与硬度对照表
抗拉强度与硬度对照表 抗拉强度N/mm2 维氏硬 度 布氏硬度洛氏硬度 抗拉强度 N/mm2 维氏硬 度 布氏硬度洛氏硬度 Rm HV HB HRC Rm HV HB HRC 2508076122038036138.8 2708580.7125539037139.8 2859085.2129040038040.8 3059590.2132041039041.8 32010095135042039942.7 33510599.8138543040943.6 350110105142044041844.5 370115109145545042845.3 380120114148546043746.1 400125119152047044746.9 41513012415557480-45647 4301351281595490-46648.4 4501401331630500-47549.1 4651451381665510-48549.8 4801501431700520-49450.5 4901551471740530-50451.1 5101601521775540-51351.7 5301651561810550-52352.3 5451701621845560-53253 5601751661880570-54253.6 5751801711920580-55154.1 5951851761955590-56154.7 6101901811995600-57055.2 6251951852030610-58055.7
6402001902070620-58956.3 6602051952105630-59956.8 6752101992145640-60857.3 6902152042180650-61857.8 70522020966058.3 72022521467058.8 74023021968059.2 75523522369059.7 77024022820.370060.1 78524523321.372061 80025023822.274061.8 82025524223.176062.5 83502602472478063.3 85026525224.880064 86527025725.682064.7 88027526126.484065.3 90028026627.186065.9 91528527127.888066.4 93029027628.590067 95029528029.292067.5 96530028529.894068 99531029531 103032030432.2 106033031433.3 109534032334.4 112535033335.5 111536034236.6 119037035237.7
不锈钢管的晶粒度粗好
不锈钢管的晶粒度粗好？细好？ 一般说材料的晶粒度细了，材料的综合性能较好。但是对于SA-213TP309H或SA-213TP310H等材料，为什么ASME 标准规定晶粒度要等于6，或者更粗？ SA-213在5.2.1中规定TP347H晶粒度要等于7，或者更粗， SA-213在5.2.4中规定TP347HFG晶粒度为7-10之间， TP347HFG的个方面性能都比TP347H好，但是如果TP347H晶粒度为8或9，不是更好吗？为什么TP347H晶粒度为8或9就不合格呢？ 晶粒度粗细，主要有介质、晶间腐蚀等因素决定，不是越细越好，也不是越粗越好。 TP309H和TP310H都是耐热不锈钢用在发电厂，原来按照高温合金的方法设计材料是要求材料的晶粒度越大越好，可是当材料遇到蒸汽腐蚀问题的时候，细晶材料的耐蒸汽腐蚀性能就相对较好，同时遇有合金化提高了材料的抗蠕变性能，所有现在耐热不锈钢对晶粒度的要求一般是偏小而不是偏大。呵呵我是专门研究耐热不锈钢的 不锈钢经理粗大，晶界较少，在晶间腐蚀时，Cr Ni等合金元素是在晶界析出的，所以晶界量少耐晶间腐蚀性能较好。但是经历过于粗大会降低材料韧性。所以一般高温不锈钢管要求晶粒度
在6级为佳。 细晶粒金属的组织比较均匀，晶界比较多，起到细晶强化的作用，所以强度、硬度比较高;而在塑性变形时，由于组织比较均匀，不易在局部产生过量而破坏，表现出较好的塑性和韧性。所以细晶粒金属的力学性能优于粗晶粒金属。 晶粒大小是影响金属材料性能的重要因素之一。一般来说，晶粒越细，金属材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好。因为随着晶粒的细化，晶界越多、越曲折，晶粒与晶粒之间咬合的机会就越多，越不利于裂纹的传播和发展。 晶粒越细，晶界越多，晶界的表面积就大，晶粒的结合力就越强． 细晶粒钢常温强度高，可以去看“霍尔－佩奇效应”，有理论依据的。韧性提高是由于晶界阻碍了裂纹的传播。 高温条件下，晶界是弱相，晶界越多，强度反而越低。所以高温条件下使用的材料都是限定晶粒度几级到几级，或几级以下，现在高级的叶片都用上单晶的拉。强呀，偶老婆哪里就有全国仅有的一种什么单晶炉（听老婆说的，不知道对错），我们厂生产的高温合金好像就有限定晶粒度几级以下（偶不是干高温合金的，偶是干钢的）。 细晶粒晶界比较多间距比较小所以强度硬度高由于晶界比较多片间距比较小所以在塑性变行的时候抵抗力比较强因为晶粒越细片层间距越小相界面就越大塑性变形抵抗
低合金钢奥氏体晶粒度显示方法的研究重点
第 36卷第 5期 2008年 10月 Vol .36No .5Oct 2008 金属材料与冶金工程 METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING 摘 要 :介绍了显示低合金钢奥氏体晶粒的行之有效的方法 -直接淬火法 , 即首先进行淬火 , 然后采用 适当的回火等热处理工艺 ; 再配制合适的显示剂 , 便能清晰显示奥氏体晶粒大小。 关键词 :低合金钢 ; 奥氏体 ; 晶粒度中图分类号 :TG 142.33 文献标识码 :A 文章编号 :1005-6084(2008 05-0008-03 Research of Display Means for Austenite Crystalline Grain Degree in the Low Alloy Steel GUO Ze -yao (Xiangtan Iron &Steel Group Co. Ltd. , Xiangtan 411101, China ABSTRACT :This article introduces the effective means of displaying austenite crystalline grain degree in law alloy steel -direct quenching method. In immediate after quenching adopts proper tempering and so on heat treatment technique , afterwards makes up again appropriate displaying reagent , that austenite crystalline grain size can be clearly displayed. KEY WORDS :low alloy steel ; austenite ; crystalline grain degree
晶粒细化机制
剧变形晶粒细化机制 众多研究者通过等通道挤压(ECAP)、累积叠轧焊(ARB)、高压扭转(HPT)等变形方式在低温、中温变形区对金属及其合金进行了强塑性变形，同样获得了类似的晶粒微细化效果：Tsuji 等[1]采用反复叠轧焊的加工方法在纯铁中获得了约0.5μm大小的细小晶粒；Valiev等[2]通过等通道挤压强变形在铝合金中获得了尺寸大约在0.2μm左右的超细晶粒；此外，高压扭转强变形加工工艺可在纯铁中获得尺寸约为0.3μm 的超细晶组织[3]；通过不断改变载荷方向的反复温压缩变形可在304 奥氏体不锈钢中获得尺寸在0.3μm 左右的超细晶粒[4]。可见走“低温强变形之路”来制备微米、亚微米级的超细晶粒材料成为一种新的思想。 大量的结果表明，低、中温强变形加工晶粒超细化机制与普通热变形过程中形核、长大的不连续动态再结晶机制不同。Shin 等通过观察低碳钢等通道挤压过程中微观结构演变，提出了等通道挤压强变形过程中的晶粒细化机制[5]；Hansen 等[6]则采用微观带和形变带分割理论解释了滚压强变形过程中的晶粒 细化原理；D.A. Hughes 等研究者认为强塑性变形过程中的晶粒细化是位错滑移的结果[7]；Sakai 等[8]则认为强变形过程中的晶粒细化是由于应变诱发大角度晶界密度上升，原始晶粒被分割为亚微米级结构的结果。A.Belyakov 等人[9]对304 不锈钢在0.22～0.5Tm（Tm为熔点，绝对温度）的低温区高应变后的组织演化机制进行了研究，他们认为晶粒细化可能与发生于高位错密度亚晶粒的动态回复有关：强烈的塑性变形使原始晶界弯曲成锯齿状，且晶界附近产生大取向差的亚晶粒，随着晶界的迁移发生亚晶粒的倾转，而动态回复又进一步使 应变诱发生成的位错亚晶界转化成通常晶界，然而，随着应变的增加亚晶界取向差是如何增大的还不是很清楚。弄清强塑性变形过程中的晶粒细化机制，不但能够丰富极端条件下的塑性变形理论，而且在实际生产中对形变工艺的制定具有重要的指导意义。因此，深入研究多轴锻造（MF）强变形过程中奥氏体微观结构演化过程，弄清其晶粒细化机制，具有重要的理论价值和实践意义。 [1] N. Tsuji, Y. Saito, H. Utsunomiyaetc, Ultra-fine grained bulk steel produced by accumulative roll-bonding process, Scripta Mater, 1999, 40(7), 795-800 [2] K. T. Park, Y. S. Kim, J.G. Lee etc, Thermal Stability and Mechanical Properties of Ultrafine Grained Low Carbon Steel, Mater. Sci. Eng. A, 2000, 293(1-2), 165-172 [3] R.Z. Valiev, YU. V. Ivanisenko, E.F. Rauch etc, Structure and. deformation behaviour of Armco Iron subjected to severe plastic deformation, Acta Mater, 1996, 44(12), 4705-4712 [4] A. Belyakov, T. Sakai, H. Miura, Fine-grained structure formation in austenitic stainless steel under multiple deformation at 0.5Tm, Mater. Trans. JIM, 2000, 41, 476-484 [5] D.H. Shin, B.C. Kim, Y.S. Kim, K.T. Park, Microstructural evolution in a commercial low carbon steel by equal channel angular pressing, Acta. Mater, 2000, 48(9), 2247-2255 [6] X. Huang, N. Hansen, Flow stress and microstructures of fine grained copper,