摸索奥氏体晶粒度的显示方法
奥氏体晶粒显示及晶粒度的测定教程文件
奥氏体晶粒显示及晶粒度的测定教程文件一、奥氏体晶粒显示在金相显微镜下观察金属材料的组织时，为了研究材料的奥氏体晶粒大小、形态和分布等性质，需要加入化学试剂，在经过水洗、酸洗、水洗，烘干后进行显微观察。
下面我们分别介绍样品制备和观察方法。
1、样品制备（1）磨削和抛光使用砂纸或研磨布对试样进行磨削，先铁氧化活化，主要是为了去除表面的薄层氧化物，使其表面平整。
然后使用了150目或200目的砂纸或研磨布进行磨削，直到表面平整，再使用2000目或2500目的研磨布进行抛光，获得较好的光洁度，以便于金相显微镜下观察。
（2）腐蚀将试样放入腐蚀试液中，试液可以是： 3%硝酸、酸化硼酸、 5%氢氟酸等。
腐蚀时间要控制在合适的范围内，通常为数秒至数分钟不等。
腐蚀后同时进行多次水清洗，水清洗时间要较久，以保证清洗干净。
2、观察方法奥氏体晶粒可以使用显微镜在金相台下观察，需要放上阳极片，在显微镜的镜片下方插上相片插座，然后可以通过目镜和物镜来观察晶粒。
A型奥氏体晶粒：这类晶粒不容易出现孪晶现象，其晶界比较清晰。
颜色为深褐色至浅金色。
B型奥氏体晶粒：这类晶粒通常呈孪生晶形，晶粒内部存在胞状结构。
颜色较明亮，为浅金黄色。
C型奥氏体晶粒：这类晶粒属于低温下形成，一般在0-280℃的温度区间内。
其晶界不太清晰，常出现位错带。
颜色为深褐色。
奥氏体晶粒度是指材料中奥氏体晶粒大小的评价指标。
其测量方法一般是使用线条法或图像处理软件测量。
1、线条法该方法是通过金相显微镜下的目镜标尺或物镜标尺来测量晶粒大小。
研究者需要在显微镜下调整放大倍率和焦距，找到研究对象后，在其表面划出多条等距离的线条，然后统计跨过线条的晶粒个数，并计算平均直径，从而得到晶粒度的值。
2、图像处理软件测量该方法是通过数字化镜头在计算机中对图像进行处理，并通过软件计算晶粒大小的方法。
具体步骤为：将样品放在金相台下，通过数字化摄像机记录图像，然后将图像传入计算机中，并通过图像处理软件选取研究目标进行分析。
显示奥氏体晶粒度的方法
显示奥氏体晶粒度的方法对于一些含合金元素的钢用饱和苦味酸溶液+5毫升洗洁精(我用雕牌的一种生姜洗洁精效果比其他像白猫牌的要好) 加热到55度左右浸蚀5~15分钟就能显示楼主所需要的实际晶粒度了原理应该就是电化学反应洗洁精起缓蚀作用因为晶界处容易腐蚀氧化在缓蚀剂的作用下晶粒内的组织被延后腐蚀晶界腐蚀程度加深所以容易看清楚奥氏体晶界要明白想在室温下测定非奥氏体钢的奥氏体晶粒度快速淬火后用以上试剂显示效果是比较理想的对于中碳（合金）结构钢淬火+高温回火（调质）后晶粒度检测时，往往较难有效的浸蚀出晶粒（原奥氏体晶界），越是回火组织均匀（均匀回火索氏体）越难。
推荐：用饱和苦味酸+几滴盐酸+几滴饱和FeCl2+几滴洗洁精浸蚀效果较佳。
金相腐蚀剂除某些非金属夹杂物、铸铁中的石墨相、粉末冶金材料中的孔隙等特殊组织外，经抛光后的试样磨面，必须用浸蚀剂进行“浸蚀”，以获得（或加强）图象衬度后才能在显微镜下进行观察。
获得衬度的方法很多，据获得衬度过程是否改变试样表面，可分为不改变表面方法，如光学法，和改变试样表面方法，如电化学浸蚀法、物理浸蚀法两大类。
最常用的浸蚀方法是化学浸蚀法。
纯金属或单相金属的浸蚀是一个化学溶解过程。
晶界处由于原子排列混乱，能量较高，所以易受浸蚀而呈现凹沟。
各个晶粒由于原子排列位向不同，受浸蚀程度也不同。
因此，在垂直光线照射下，各部位反射进入物镜的光线不同，从而显示出晶界及明暗不同的晶粒。
两相或两相以上合金的浸蚀则是一个电化学腐蚀过程。
由于各相的组织成分不同，其电极电位亦不同，当表面覆盖一层具有电解质作用的浸蚀剂时，两相之间就形成许多“微电池”。
具有负电位的阳极相被迅速溶解而凹下；具有正电位的阴极相则保持原来的光滑平面。
试样表面的这种微观凹凸不平对光线的反射程度不同，在显微镜下就能观察到各种不同的组织及组成相。
浸蚀时可将试样磨面浸入浸蚀剂中，也可用棉花粘取浸蚀剂擦拭试样表面。
根据组织特点和观察时的放大倍数，确定浸蚀的深浅，一般浸蚀到试样磨面稍发暗时即可。
奥氏体晶粒度的测定实验
奥氏体晶粒度的测定实验一、实验目的1. 进一步明确钢的晶粒度的概念。
2. 了解显示出奥氏体晶粒的方法。
3. 掌握测定钢中奥氏体晶粒度的方法。
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着密切的关系。
细晶粒金属材料的机械性能，工艺性能均比较好，它的冲击韧性和强度都比较高，塑性好，易于加工，在淬火时不易变形和开裂。
金属材料的晶粒大小称为晶粒度，评定晶粒粗细的方法称为晶粒度的测定。
为了便于统一比较和测定，国家制定了统一的标准晶粒度级别。
按晶粒大小分为8级，1〜3级为粗晶粒，4〜6级为中等晶粒，7〜8级为细晶粒。
钢的晶粒度测定，分为测定奥氏体本质晶粒和实际晶粒，本实验首先显示出钢的奥氏体晶粒，然后进行晶粒度测定。
下面具体介绍奥氏体晶粒的显示和测定晶粒度的方法。
三、实验内容1. 奥氏体晶粒的显示由于奥氏体在冷却过程中发生相变，因而在室温下一般已不存在，要确定钢的奥氏体晶粒大小，必须设法在冷却以后仍能显示出奥氏体原来的形状和大小，常用的方法：1）常化法试样加热到所需的温度，保温后在空气中冷却。
对中碳钢（0.30〜0.6%。
当加热到AC3以上温度以后，在空气中冷却时通过临界温度区域，会沿着奥氏体晶粒边界析出铁素体网。
对于过共析碳钢试样加热到Acm以上后缓冷，可根据沿晶界析出的渗碳网来确定晶粒度。
2）氧化法将抛光的试样置于弱氧化气氛的炉中加热一定时间后，放于水中淬火或空气中冷却，试样在炉中形成一层氧化膜，由于晶界较晶内化学活性大氧化深，所以能在100倍显微镜下直接观察到晶粒，如晶界不太清楚可轻度抛光，再用4冊味酸酒精溶液浸蚀，便可以显露出原来的奥氏体晶粒，看到晶界呈黑色网络，可用于测定亚共析碳钢，共析碳钢及合金钢的奥氏体晶粒度。
3）渗碳法将试样放于有40%BaCO60淋炭或30%NOCG+70%木炭的渗碳箱中，加热到920〜940C保温8小时，然后缓慢冷却。
此法常用来测定低碳钢的奥氏体晶粒度。
钢的奥氏体晶粒度的测量
实验二钢的奥氏体晶粒度的测量一、实验目的1．熟悉测定钢的奥氏体晶粒度的方法。
2．研究加热温度和保温时间及循环热处理对奥氏体晶粒度大小的影响。
3．从晶粒大小的观念出发确定合理的热处理加热规程。
二、实验内容奥氏体晶粒度――奥氏体晶粒的大小。
分1－8级，1级最粗大，8级最细小。
1．起始晶粒度――在临界温度以上，奥氏体形成过程刚刚结束时的晶粒尺寸。
每一平方毫米内奥氏体晶粒的数目N与形核率n及线生长速度cN=1.01(n/c)1/2n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。
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大小。
实际晶粒度与起始晶粒度、奥氏体化温度、奥氏体状态停留时间和加热速度有关。
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、正断强度和疲劳强度，同时具有较高的塑性和冲击韧性，降低钢的脆性转变温度。
晶粒超细化方法：快速循环相变加热淬火，循环加热正火，摆锤式循环热处理，快速加热和形变热处理。
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，奥氏体所具有的晶粒大小。
一般选择930℃8小时。
4．奥氏体晶粒度的测量方法1）奥氏体晶粒度的显示方法直接腐蚀法：也叫晶粒边界腐蚀法。
适用于测定淬火时得到的马氏体或贝氏体组织钢的奥氏体晶粒度。
热处理工艺：将试样加热到930℃,保温3小时，水冷，磨去脱碳层制成金相试样。
用含有0.5～1％烷基磺酸盐的100克苦味酸饱和水溶液腐蚀晶粒边界变黑即可测定奥氏体晶粒度。
如果晶界不清晰，可经二、三次腐蚀，抛光重复操作，或将腐蚀液加热到50℃进行腐蚀。
2）奥氏体晶粒度测定方法：比较法：在100倍显微镜下直接观察，然后选择其晶粒度具有代表性的视场与标准级别图中的1－16图比较，并确定出试样的晶粒度。
弦计算法：当测量的准确度要求较高或晶粒为椭圆形时。
摸索奥氏体晶粒度的显示方法
摸索奥氏体晶粒度的显示方法从我厂产品技术条件中体现出的用户对钢材晶粒度的检验要求，以不止停留在对实际晶粒度的检验上了，随着用户要求的提高，对钢材奥氏体晶粒度的级别有所要求的用户越来越广泛。
为满足用户要求，并对我厂钢材奥氏体晶粒大小有更为清晰的了解，我们有必要对奥氏体晶粒的显示方法做较为深入的摸索。
为此我试验小组自去年年初便开始了对奥氏体晶粒显示方法的摸索与实践。
现有技术条件中对晶粒度级别有要求的分两类：实际晶粒度、奥氏体晶粒度。
实际晶粒度的显示是试样在热轧态下直接腐蚀后显现的。
而奥氏体晶粒的显示则必须是将试样重新加热完全奥氏体化后以一定的冷却方式冷却后获得的。
目前我们使用较多的显示奥氏体晶粒的方法有三种——渗碳法、氧化法、直接淬火法测奥氏体晶粒度。
渗碳法——碳含量≤0.25％的碳素钢和合金钢使用渗碳法显示奥氏体晶粒度。
渗碳试样热处理在930±10℃保温6h，必须保证获得1mm以上的渗碳层，渗碳剂必须保证在规定的时间内产生过共析层。
试样以缓慢的速度炉冷至下临界温度以下，足以在渗碳层的过共析区的奥氏体晶界上形成渗碳体网，试样冷却后切取新切面，经磨制和腐蚀，显示出过共析区奥氏体晶粒形貌。
所有侵蚀剂为4％硝酸酒精溶液。
渗碳法多为仲裁用的较为大多用户所认可方法。
此法尤其可显示钢材的本质晶粒度是粗晶粒钢还是细晶粒钢，例如Alsol的含量对钢材奥氏体晶粒长大的影响用此法便可得到清晰的体现,如图1渗碳法显示混晶图片。
渗碳法热处理分为两个阶段，一般渗碳保温时间为6h，缓慢冷却时间为6～7h,则总需耗时13h~14h。
此法试验时间长，加之本试验室热处理炉使用较为紧张，出现与拉力，端淬抢用炉子现象，此更加影响渗碳法报出晶粒度结果的时间，另外渗碳后试样过共析层浅，渗碳体网在100倍放大倍数下不易分辨，如图2渗碳法显示的晶界形貌，故渗碳法在实际操作中存有诸多不便，在实际生产检验中较少采用。
图1渗碳法显示的混晶形貌图2渗碳法显示的晶界形貌200×氧化法——碳含量0.25％～0.60%的碳素钢和合金钢，将预抛磨试样一表面朝上置于炉中，除非另有规定，对碳含量≤0.35%钢的试样在900℃±10℃加热；碳含量＞0.35％钢的试样在860℃±10℃下加热，保温1h，然后淬入冷水或盐水中。
奥氏体晶粒度测定
奥氏体晶粒氏体是碳在γ-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γ-Fe晶体结构的最大间隙即八面体间隙半径为0.053nm），碳在γ-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YB27—77规定，测定奥氏体本质晶粒度是将钢加热到930℃，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。
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。
实验一钢中奥氏体晶粒的显示和晶粒度测定（1）
实验一钢中奥氏体晶粒的显示和晶粒度测定（1）实验一钢中奥氏体晶粒的显示和晶粒度测定一、实验目的及意义1、了解加热温度对钢的奥氏体晶粒大小的影响；2、了解并掌握钢中奥氏体晶粒度的测定方法，凭借金相显微镜的实际观察与标准晶粒度级别图进行评定。
二、概述钢的热处理包括加热、保温和冷却。
其中加热和保温是为了使钢的组织转变为奥氏体。
奥氏体的晶粒大小对钢冷却后的性能有很大的影响。
因此，确定合适的钢的加热工艺，严格控制奥氏体晶粒大小对钢的质量有着积极的作用。
奥氏体晶粒度有三种概念：起始晶粒度，本质晶粒度，实际晶粒度。
起始晶粒度指奥氏体形成过程结束，奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时的晶粒大小；本质晶粒度指奥氏体晶粒长大的倾向；实际晶粒度指实际加热条件下所获得的奥氏体晶粒大小，它直接影响钢在热处理以后的性能。
三、奥氏体晶粒的显示方法与奥氏体晶粒度的测定1、奥氏体晶粒的显示测定奥氏体实际晶粒度的方法，就是将钢加热到一定温度，保持一定的时间后，用各种方法保持奥氏体晶粒间界，并在室温下显示出来。
常用的显示奥氏体晶粒的方法有：1）渗碳法：低碳钢。
加热到930℃，渗碳8h，使渗碳层达到1mm以上，渗碳层含碳达过共析钢成分，然后缓慢冷却，在过共析区渗碳体沿奥氏体晶界析出形成网状，以此显示奥氏体晶粒大小。
2）网状铁素体法：0.5-0.6%亚共析钢。
加热到指定温度，保温，选择适当的冷却方法，当冷却经过临界温度Ar3-Ar1时，先共析铁素体首先沿奥氏体晶界析出，形成网状分布，就借铁素体网所分割的范围大小来确定奥氏体晶粒大小。
3）网状珠光体法：适用于淬透性不大的碳钢和低合金钢。
加热到指定温度，保温，一端淬入水中冷却，另一端空冷，在过渡带可看到屈氏体沿原奥氏体晶界析出，侵蚀后，屈氏体黑色网状，包围着马氏体组织，借此可显示奥氏体晶粒大小。
4）加热缓冷法：过共析钢。
加热到指定温度，保温，冷却到600-690℃，使碳化物沿奥氏体晶界析出。
（本室常用）5）氧化法。
钢的晶粒度测定
一、实验目的 熟悉奥氏体晶粒度的显示 和实际晶粒大小的测定。
二、实验原理 （一）、晶粒显示方法 1、铁素体钢的奥氏体晶粒度 1）、渗碳法 渗碳钢采用渗碳法显示奥氏 体晶粒度。
渗碳层的过共析区的奥氏体晶界析出的渗碳体网 100X
2）、网状铁素体法 含碳0.25~0.60%的碳 钢，含碳0.25~050%的合金钢。
20钢 退火 100X
3）、氧化法 含碳0.35~0.60%的碳钢和 合金钢。
）、直接淬火硬化法 含碳量小于或等于0.35的 钢样。经热处理后，显示出完全 淬硬为马氏体的原始奥氏体晶粒 形貌。
4
25钢
900℃加热 保温1h 淬火马氏体
5）、网状渗碳体法 过共析钢（一般含碳大于 1.00%的碳钢），如没有特别规 定，均在820+10℃下加热。至 少保温30分钟，以足够缓慢的速 度随炉冷却至低于临界温度以 下，使奥氏体晶界上析出渗碳体 网。
30CrMnTi 原始奥氏体晶粒
（三）、晶粒度的数值表示 晶粒度表示法常分两种 1、优势表示法 如果优势晶粒度占视场90%以上，即可写成一种晶 粒度，如果测量的混合晶粒度，占优势的级别写在前 面，如7-8级，7-5级，表示占优势的晶粒度级别为7级。 2、综合表示法 晶粒度评定取5~10个，平均晶粒度级别可有下式 计算 m=∑ab/∑b 其中 m——平均晶粒度 a——各视场中的晶粒度级别 b——视场数
（二）、晶粒度的测定方法 1、比较法 比较法是通过与晶材料或铸态材料。
标准评级图
2、弦计算法 先将待测试样选择有代表性的部位置于100X下观察，当晶 粒过大或过小时，倍数可适当缩小或放大，使视场内直径上不 少于50个晶粒为限。 用所测量目镜上选择出几条足够长的线段（长度相等）， 数出直线截的晶粒总数，线段端部未被完成交截的晶粒应按一 个晶粒计算，然后按下列计算弦的平均长度，查表确定晶粒度 级别。 d=nL/ZM 式中 d——弦的平均长度 n——线段条数，一般3条 L——每条线段长度（mm），一般取50mm Z——相截晶粒总数 M——放大倍数
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摸索奥氏体晶粒度的显示方法
从我厂产品技术条件中体现出的用户对钢材晶粒度的检验要求，以不止停留在对实际晶粒度的检验上了，随着用户要求的提高，对钢材奥氏体晶粒度的级别有所要求的用户越来越广泛。
为满足用户要求，并对我厂钢材奥氏体晶粒大小有更为清晰的了解，我们有必要对奥氏体晶粒的显示方法做较为深入的摸索。
为此我试验小组自去年年初便开始了对奥氏体晶粒显示方法的摸索与实践。
现有技术条件中对晶粒度级别有要求的分两类：实际晶粒度、奥氏体晶粒度。
实际晶粒度的显示是试样在热轧态下直接腐蚀后显现的。
而奥氏体晶粒的显示则必须是将试样重新加热完全奥氏体化后以一定的冷却方式冷却后获得的。
目前我们使用较多的显示奥氏体晶粒的方法有三种——渗碳法、氧化法、直接淬火法测奥氏体晶粒度。
渗碳法——碳含量≤0.25％的碳素钢和合金钢使用渗碳法显示奥氏体晶粒度。
渗碳试样热处理在930±10℃保温6h，必须保证获得1mm以上的渗碳层，渗碳剂必须保证在规定的时间内产生过共析层。
试样以缓慢的速度炉冷至下临界温度以下，足以在渗碳层的过共析区的奥氏体晶界上形成渗碳体网，试样冷却后切取新切面，经磨制和腐蚀，显示出过共析区奥氏体晶粒形貌。
所有侵蚀剂为4％硝酸酒精溶液。
渗碳法多为仲裁用的较为大多用户所认可方法。
此法尤其可显示钢材的本质晶粒度是粗晶粒钢还是细晶粒钢，例如Alsol的含量对钢材奥氏体晶粒长大的影响用此法便可得到清晰的体现,如图1渗碳法显示混晶图片。
渗碳法热处理分为两个阶段，一般渗碳保温时间为6h，缓慢冷却时间为6～7h,则总需耗时13h~14h。
此法试验时间长，加之本试验室热处理炉使用较为紧张，出现与拉力，端淬抢用炉子现象，此更加影响渗碳法报出晶粒度结果的时间，另外渗碳后试样过共析层浅，渗碳体网在100倍放大倍数下
不易分辨，如图2渗碳法显示的晶界形貌，故渗碳法在实际操作中存有诸多不便，在实际生产检验中较少采用。
图1渗碳法显示的混晶形貌
图2渗碳法显示的晶界形貌200×
氧化法——碳含量0.25％～0.60%的碳素钢和合金钢，将预抛磨试样一表面朝上置于炉中，除非另有规定，对碳含量≤0.35%钢的试样在900℃±10℃加热；碳含量＞0.35％钢的试样在860℃±10℃下加热，保温1h，然后淬入冷水或盐水中。
根据氧化情况，试样适当倾斜10°～15°进行研磨和抛光，尽可能完善显示出氧化层的奥氏体晶粒。
所有侵蚀剂为15％盐酸酒精溶液。
氧化法较渗碳法而言，制样时间短，只需1h即可。
但由于氧化时间短使得试样表面的氧化层深度极为浅薄，磨深磨浅均不能显示晶界，磨掉一浅层后显示晶界形貌见图3，磨制较深时显示晶界形貌图4。
故给后续的磨制试样带来一定的难度，试样的倾斜角度难以掌握，且腐蚀后能显示晶粒的区域仅为适当深度的很窄的一小片区域。
磨样深度不易掌握，但少量加入苦味酸后有时也能出不错效果，如图5
图3用氧化法获得的奥氏体晶粒形貌100×
图4用氧化法获得的奥氏体晶粒形貌200×
图5氧化法测奥氏体晶粒度图片100×
直接淬火法——将碳含量≤0.35％的钢样置于900±10℃加热，含碳量＞0.35％的钢样置于860±10℃加热，保温1h，以能保证完全淬透的冷却速度进行淬火，获得马氏体组织。
经磨制侵蚀后，即可显示出完全淬透为马氏体的原奥氏体晶粒形貌，所用侵蚀剂为饱和苦味酸水溶液加少量洗涤剂
直接淬火法为我们使用较多的一种较为理想的方法。
它制样过程简单，时间短，磨制试样与一般的检验夹杂的样子一样无需使用特别的手段即可制取。
且显示晶界清晰，可显示奥氏体晶界的区域更为普遍。
如图6，图7用直接淬火法显示的奥氏体晶界。
图6用直接淬火法获得的奥氏体晶粒形貌200×
图7用直接淬火法获得的奥氏体晶粒形貌200×综上所述，以上三种奥氏体晶粒显示方法的合理运用足以满足对我厂
钢材的奥氏体晶粒度检验要求。