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。

用于任何钢的奥氏体晶粒的测定。

试验时先将试样磨光，抛光，然后在空气介质炉中加热保温，出炉淬入水中。

由于晶界化学活性大，加热保温时形成较深的氧化层。

用细砂纸磨去表面的氧化膜，而保留晶粒边界的氧化膜，借此可显示体晶粒大小。

用这些方法测定钢的本质晶粒度时，加热规范为930±10℃保温3-8h。

在实际生产中，需分析零件早期损坏原因而测定奥氏体实际晶粒度时，不能用上述方法来显示奥氏体晶粒，而采用特殊腐蚀剂浸蚀金相样品。

常用的腐蚀剂有：
1）饱和苦味酸水溶液。

2）10%苦味酸水溶液中加入1-2mm的盐酸。

2、奥氏体晶粒度的测定
奥氏体晶粒度的测定有两种方法，比较法和弦计算法。

1）比较法：即将制好的金相样品置于100×的显微镜下观察，与晶粒度标准图谱进行比较，以确定试样的奥氏体晶粒级别，按晶粒大小分为8级：1级最粗，8级最细。

2）弦计算法：当准确度要求较高或晶粒为椭圆时采用。

用已知长度的线段切割晶粒，用相截的晶粒总数除以选用的直线总长，得出弦的平均长度，以弦的长度根据附表数据确定晶粒度等级。

要选代表性视场。

四、实验仪器设备与材料清单
1、实验仪器设备
箱式炉，砂轮机，预磨机，抛光机，金相显微镜
2、材料清单
碳钢，1#-5#砂纸，玻璃板，抛光液，呢子布，电吹风，酒精，硝酸酒精侵蚀液
五、实验步骤
1、将试样（T11，φ16）分成多组，分别在不同的温度下（850，950，1050，等）进行
奥氏体化加热，同一加热条件下的试样分别保温不同时间（15min ,60min），然后再缓慢冷却至690℃*20min空冷；
2、按要求制备金相样品（包括磨制，抛光，用4%的硝酸酒精浸蚀）；
3、在显微镜下观察（100*），评定晶粒度等级。

六、实验报告要求
1、实验目的意义；
2、实验方法，包括实验材料，规格，处理工艺，测试方法及设备；
3、对金相数据进行整理分析，说明奥氏体晶粒大小的影响因素及控制奥氏体晶粒大小的措施；
4、实验心得体会及改进措施。

七、复习思考题
1、A晶粒度与加热温度和保温时间之间存在怎样的关系？
2、为什么本实验方法能够确定A的晶粒度？
八、实验注意事项
热处理操作和金相制备时注意安全，不要伤及他人。

850*15min（8级），950*15min（6-7级），1050*15min（4-5级）
850*60min（7级），950*60min（6级），1050*60min（4级）。