【国家标准(GB)】 金属平均晶粒度测定法

JCS 77.040. 30
中华人民共和国国家标准
GB/T 6394---2002下载标准就来标准下载网
金属平均晶粒度测定方法
Metal-methods for estimating the average grain size2002-12-31 发布
中华人民共和国
国家质量监督检验检接局
2003-06-01实施
木标准修改采用ASTME112-1996《定平均品粒度试验方法》。本标准白实施之日起，YB/T51481993元金属平均品粒度测定方法作废。CB/T6394—2002
本标推根据ASTM E112一1996垂新起草，为了方便比较,在资料性附录 I) 中列出了本国家标准条款利AS[MF1121996标准条款的对照一览表。由于我国法律要求和工业的特殊需要，本标推在采用ASTME112一1996标推时进行了静改。这些技术性差异用垂直单线标识在它们所涉及的条款的页边空白处，在附录D中给山了技术差异及其原因一览表以供参考
本标与YB/T5148-1993相此主要变化始下：修政各系列评级图适用范时说明：将晶粒显示方法作为附录编写，增加模拟渗磁法和网状铁索体法，删去珠光休法，并分更民体晶粒形成及显示两部分叙述
—删太截点法中表1a、表 4b 和图 3;-增加了6非等轴晶试样的晶粒度\；增血了“7含两相或多相及组元试样的品粒度”。本标雅的附景A、附录B,附录（为规范性附录,附录D为资料性附录，本标准出原国家治金工业局提出。本标雅由全国钢标准化技术委员会归口。本标准王要起草单街：抚顺特殊钢（集团）有限责任公司、冶金工业信息标准研究院：本标士要起卓人：曾文涛、栾燕、谷强、刘忠平。GB/T 6394—2002
标准规定广金属材料平均晶粒度的基本测量力法。由于纯粹以品粒几何图形为基础，与金屏或合金本身无关。因此，这些基本方法也可用来测量非金属材料中晶粒、晶体和品胞的平均尺寸。如果材料的组织形貌接近于某个标准系列评级图，可使用比较法。测定平均晶粒度常用比较法，也可用截点法和面积法。但是，比较法不能用来测量单个晶粒范围
金属平均晶粒度测定方法
GB/1 6394——2002
1.1本标准规定了金属组织的均晶粒度表示及评定方法。这些方法也适用于品粒形状与术标准系列评级图相似的非金屑材料：这些方法土要适用于单相品粒组级，但经具体规定后也适用于多相惑多组元的试样中特定类型的晶粒半均尺寸的测量。1.2本标准使用品粒面积、晶粒直径，截线长度的单峰分布米测定试样的平均晶粒度。这些分布近似正态分布。本标准的测定方法不适用于双峰分布的品粒度。1.3本标准的测量方法仪适用平面品粒度的测量，也就是试样截面显示出的维晶粒，不适用十试样一维晶粒，即立体品粒尺寸的测量。1.4本标准仅作为推荐性试验方法，它不能确定受检材料是否按收或适合使用的范围。2术语和定义
下列术语和定义适用于本标准，2. 1
晶粒gratr
晶界所包围的整个区或，即是一难平面原始界面内的区域或是三维物体内的凉始界面内所包括的体积。对丁有李生界面的材料.弯生界面忽略不计。2. 2
晶粒度graingize
晶粒大小的量度。通常使用长度、面积、体积或晶粒度级别数来表示不同方法评定或测定的晶粒大小，而使用品粒度级别数表示的晶粒度与测量方法和计量单位无关。2.3
晶粒魔级别数ain-sizenumler
显微晶粒度级别数GmuicrorgrainsizenamberG在100倍下645.16m2面积内包含的晶粒个数N与G有如下关系：N=2:
宏观晶粒度级别数 Gmaero-grain size number Gm在1倍下645.16m1m面积内包含的品粒个数N与Gm有如F美系：N- 2-
2.4符号
本标准采用的符号见表1所示，
GB/T 6394——2002
使用概述
显微品粒度级别数
宏观品粒度级别数
观测所用的放人倍数
表1符号及其说明
名称及说明
标准评级图基准放大倍数
非基雅放大倍数下评定显微晶粒度的修正系数非基准放大倍数下评定宏观品粒度的修正系数调量网格面积
测量网格的长度
测量网格内的品粒数（M）
与测量网格相交或相切的晶粒数（MX）晶粒个数(M×）
测量网格上单位面积内的晶粒个数[MX）试样检测面上每平方毫米内的晶粒数（1×）测基网格与品界相交龄点数（耐文）测量网格上单位长度截点数（M×）试样检测面上每毫米内平均截点数<1×）试样检测面上每毫米截点数
品粒平均微面积【）
晶粒平均直径(1×）
晶粒平均截距(1×)
每平方毫米内的平均品粒嫩
非等轴晶纵向面小人「倍时每平方率米内平均品粒数非等辅品横问面上放大1倍时每平方著米内平均品粒数非等轴晶法向衡上放大【倍时每平方皇米内平哟晶粹数非等轴品纵问面上放人1倍时每空米内半均截点效非等轴品横向面上大1倍时每毫米内半均点数非等轴晶法间面 上,版人1 倍时舒瑟米内平均战点数测量网格与.基相(α)晶粒格交截的晶在个数基相(α>品粒平均截爬
基相(α)品料的体积分数
基相(n)品粒的面积分数
非等轴品粒仙长率（或纵问平面各向异性系数）3.1本标准规定了测定平均晶粒度的基本方汰：比较法、面积法和截点法，位
1/ mma
j/ mm2
1/rmnz
1/aun2
3.1.1比较活：比较法不需算任何晶粒、截点或截矩与标准系列评级图进行比较：评级图有的是标准挂图，有的足目镜插片。用比较法评估品粒度时一般存在一定的偏差（三0.5级）。评估值的重现性与再现性迹常为1级，
3.1.2面积法：面积法是计算已知面积内品粒个数、利用单位面积内晶粒数N米确定晶粒度级别数G，该方汰的精确度是所计算晶粒数的数。通过合理计数可实现二心.25级的精确度。面积法的测定2
GB/T 6394--2002
结果是无偏差的，重现性与再现性小于+0.5级。面积法精确度关键在于品粒界面明显划分品粒的计数，
3.1.3截点法：截点法是计算已知长度的试验线段（或网格）与晶粒界面相交截部分的截点数，利用单位长度截点数P.来确定品粒度级别数。截点法的精确度是计算的截点或截矩的函数，通过有效的统计结果可达到.25级的精确度。截点法的测量结果是尤偏差的，重现性和再现性小于士0，5级，对同一精度水平，截点法山于不要精确标计截点或截知数，因而较而积法测量快。3. 2对等轴晶组成的试样+使用比校法评定品粒度既便又实用。对于批量生产的检验+其精度已足够了，对于要求较高精度的平均品粒度的测定，可以使用面积法利截点法。截点法对下拉长的晶粒组成试样更为有效。
3.3不能以标准评级图为依据测定单个晶赖。因为标准评级图的构成考虑到截平而与晶粒维排列关系，显示出晶粒从最小到最大排列分布所反映出石代丧性的正态分布结果，所以本能用评级图来测定单个晶粒。
3.4测定晶粒度时，首先应认识到品粒度的测定并不是一种「分精确的测量。因为金属组织是出不同尺和形状的三维晶粒堆积而成。即使这些晶粒的尺小和形状相同.通过该组织的任一截面（检验面）分布的品粒大小，将从最大值到零之间变化，因此·在梭验面上不可能有绝对尺寸哟勾的晶黏分布，也不能有两个完全相同的检验面。3.5如有争议时，截点法是所有情说下仲裁的方法。3.6不能测定重度冷加工材的平均晶粒度。如有需要，对于部分再结晶合金和轻度的冷加工材料可魂作非等轴品组成。
3.7在显微组织中品粒尺寸和位置都是随机分布。因此，只有不带偏见地随机选取三个或一个以上代表性视场测量平购晶粒度才有代表性。所谱“代表性“即体现试所有部分都对检验结果有所页献，而不是带有遮想地去选择平均鼠粒度的视场，只石这样，测定结果的准确性和精确度才是有效的。3.8不间规测若的测结果在预定的置信区间内,有差异是允许的4祥
4.1测定晶粒度用的试样应在交货状态材料上切取。试样的数量及取样部位按相应的标准或技术条件规定。
4.2切取试样应避开剪切、加热影响的区域：不能使用有改变品粒结构的方法切取试样。4.3推行试样尺寸为：
圆形径）：10mm~12mm方形（边长):10mm×10mm4.4品粒度试样不充许币复热处理。4.5崧碳处理用的钢材试样应大除脱碳和氧化层，5晶粒度测定方法
5.1比较法
比较法是通过与标准系列评级图对比来计定均晶粒度，5.1.1比较法适用于评定具行等轴晶粒的再结品材料或铸态材料。5.1.2使用比较法评定晶粒度时，当品粒形貌与标准评级图的形貌完全相似时，评级误差最小。因此，本标准有下列四个系列标准评级图：a）系列图片I：光李品晶粒（浅腐试）100倍；h）系列图片』：有李晶晶粒（浅腐蚀）100倍：1）标准系列评级图请与冷金工业信总标准研究院联系。3
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c）系列阁片Ⅲ;有李晶晶粒（深腐蚀）75倍：d）系列图片;钢中奥氏体晶粒（渗碳法)100倍。5.1.3对各种常用材料建议使的标准系列评级图片见表2所示。表2标准系列评级图适用范距
系列图片号
适用范围
①缺素体钢的奥氏体晶粒即采用氧化法、直接率硬法、缺紊体网法、游磁体网法及其他方法显示的奥氏体晶粒
②铁素体钢的铁素体晶粒
8铝、镁和镁合金，锌和锌合金，超强合金(1) 奥氏体钢的奥氏体晶粒(带李品的)2不锈钢的奥压体晶粒（带李品的）①镁和镁合金、镍和镍合金、锌和锌合金、超强合金和钢合金
瓷磁锯的奥氏体晶粒
奥氏体钢的奥氏体晶粒（无李晶的）5.1.4显微品粒度的评定：
5.1.4.1通常使用与相应标准系列评级图相问的放大倍数，直接进行对比。通过有代表性视场的晶粒纽织图象或显微照片与相应表系列评级图或标准评级图复制透明软片比较，选取与检测图象最接近的标准评级图级别数，记录评定结果，5.1.4.2如将检测的品粒函象与标准系列评级图投影到同一荧屏上，可提高评级精确度。5.1.4.3当待测显粒度超过标准系列评级图片所包括的范围或基准放大倍数（75，100倍）不能满足需要时,可采用丧3,表4 或按 5. 1. 1, 4 给出的关系进行换算处理。5.1.4.4若采用其他放大倍数A4进行比较评定，将放大倍数M的待测晶粒图象与基准放大倍数M的系列评级图片比较，评出的粒度级别数G，其显微器粒度级别数G为：G-G+Q
式中：
Q=6. 643 91g M
图象的
放人培数
评级图Ⅱ在不同放大倍数下所测定的显微晶粒度关系评级图亚围片编(75×)
0.06010.075
(, 2)
0.030 0.0.375 0.053
15, 6)
0. 024 .025
0.00370.00750.n1120.015 0.019,0.02613. 2)(11. 2)
0.0019.0.0037
(8, 5)
00560.0075
(12.0<11.2) (10.5)
<15.2) (13.2)
0.00250.0037
(4. 3)|(13. 2)
注1：第
G. 005 C, 006
12. 3),(11.7)
e.0G750.075
(6, 0)
0.031 0, C375
(10.0)(9.73
11. 4)(10. 6)(10. 3)(9. 8)
(13.c)12.
-行为晶粒平均直径d(mm);括号内为相成的显微晶粒度级别数：注2：评缀图Ⅱ的放大倍数为7×（第三栏内的数据}10
0. 105 C. 135
(4.7) ](4. 0)
0.01750.02250.030
0. 0110.024
(8.6)1(7.8)
(0/002
(1, 4)
图象的放大倍数
表4与标准系列评级图I、Ⅱ、V等同图象的晶粒度级别数标准系列评级图编号(100×）
5.1.5去观晶粒度的评定：
GB/T6394——2002
5.1.5.1对于特别粗大的晶粒使用宏观品粒度进行的测定，放大倍数为1研，直接将准备好的有代表性的晶粒图象与系列评级图「（非李鼠)和图Ⅱ及图亚(李晶)进行比较评级。由于标准评级图是在75倍和100倍下制备的、待测宏观晶粒不可能完全与系列评级图的级别一致。为此，宏观晶粒度可用平均晶粒肖径或表6所列的宏品粒度级别数G㎡来表示。5.1.5.2当晶粒较小时，最好选用稍高的放大倍数M进行宏观晶粒度的评定，若评的晶粒度级别数为G，其宏观晶粒度级别数为（%为：Gm = Gm +Qm
式中：
Q =6. 643 9lgM.
5.1.6使用比较法时，如需复验，Ⅱ改变放大倍数，以克服初验结果可能带有的主观偏见。5.2面积法
面积法足通过计算给定面积网格内的晶粒数N米测定晶粒度，5. 2. 1 晶粒数 N的计算;
将已知面积（通带使用50001nm\）的圆形测量网格置于品粒图形上，选用网格内至多能截获并不超过100个品粒（建议50个鼎粒为最佳）的放大倍数M，然后计算完全落在测量网格内的品粒数N利被网格所划割的晶粒数N支，于是,该面积范围内的品粒计算N为：-N-1
5.2.2试样检测上的每平方老米内晶粒数r。的计算：通过测量网格内晶粒数V和观测用的放大倍数M.可计算出实际试样面[E（1×)的每平方毫米内品粒数n：=M·N
M——所使用的政大倍数;
N-—放大 M倍时,使用而积为 A的测量网格内晶粒计数：A
所使用的测量网格面积，单位为平方旁米（mm\）5.2.3晶粒接级别数G的计算：
G =- 3. 321 928lgn, 2, 954
G - 3. 321 9281g/
5.2.4测量视场的选择应是不带偏见地随机选择，不允许附加任何典型视场的选择，这才是真实有效，5.3截点法
点法是通过计数给定长度的测量线段（或网格）与晶粒边界相交截点数P来测定品粒度：截点法较面积法简捷，此方法建议使用手动计数器，以防止计数的正带误差和消除预先估计过高或GB/T 6394-2002
过低的偏见。
对于非均匀等轴晶粒的各种组织应使用截点法，对下非等轴品粒度，截点法既可用于分别测定一个相五垂直方向的晶粒度，也可计算总体平均品粒度。截点法有直线截点法和圆截点法，圆截点法可不必过多的附加规场数，便能自动补偿偏离等轴晶而引起的误差。圆裁点法克服了试验线段端部截点法不明显的毛病。圆截点法作为质星检测评估品粒度的方法是比较合适的。
5.3.1截点法的测定
5. 3. 1. 1
平均截距：武样检验面1晶粒截距的平均值。M.P
式中：
所使用的测量线段（或网格）长度，单位为米（I1T1)：试样检验面上（1×）晶粒截距的平均值，观测用效大倍数；
测量网格工的截点数；
试样检验面上每米内的平均截点数，平均晶粒度级别数的计算：
G=(-6.643856lg/)-3.288
G -6.643 8561g
5.3.2500 mm测量网格
推荐使用500mm测量网格，尺寸如图1。+
直线总长;hoimm;周长总和：2591166.7+83.3-5c0.mm三个圆的百径分别：79.58mm、53.05mm.26.53mm.图 1 截点法用 500 mm测量网格(mm)+
5.3.3直线截点法
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5.3,3.1在晶粒图象上.,采用一条或数条直线组成测量网格，选择适当的测童网格长度和放大信数，以保证最少能截获约50个截点。根据测量网格的所截获的截点数来确定品粒度。5. 3. 3. 2计算截点时,测量线段终点不是截点不予计算。终点正好接触到晶界时，计为 0. 5 个截点,测量线段与晶界相切时,计为1个点。明显地与三个晶粒汇台点重合时，订为1.5个截点，在不规则晶粘形状下，测量线在同一-晶粒边界不同部馆产生的两个截点后有伸入形成新的截点，计算殿点时，应包括新的截点。
5.3.3.3为厂然待合埋的均值，应任意选择3至5个视场进测量。如果这：平均值的精度不满足要求时.应增加足够的附加视场：规场的选择应尽量广地分布在试样的检测而「5.3.3.4对于明显的非等轴品组织：如经巾度加工过的材料，通过对试样三个卡轴方的平行线束来分别测单尺寸，以获得更多数据。常带使用纵向和横向部分。必要时也可使用法向。图！中任条1 m线段，可平行莅移在同一图象巾标*工”处五次来使用。5.3.4单圆截点法
5.3.4.1对于试样[不同位置晶粒度有明显差别的材料，应来用单菌截点法，在此情记下带要进行大量视场的测母。
5.3.4.2使用的测量网格的圆可为任研长，通常使用100mm.200mm和250mm，也可使用图1所小的各个圆
5.3.4.3选择适当的放大倍数，以满足每个圆周产牛35个左右截点。测量网格通过一个晶粒汇合点时，让为2个截点：
5.3.4.4将所需要的儿个匾周作意分布在尽可能人的检验面上，视场数的增加直至获得足够的计算精度。
5.3.5三圆截点法
5.3.5.1试验表明，每个试样截点Ⅱ数达500时，常获得可靠的精确度，对测量数据进行（Kai方）检验，结果表明截点计数服从正态分布，从而充许对测母值按正态分布的统计方法处埋，对每次晶粒度测定结果可计算出骨信区间（方汰见附求B)，5.3.5.2测量两格山三个同心等，总周长为500mm的圆组成，如图1所示。将此网格用于测量任！意选择的且个不同视场上，分别记录每次的戴点数。然后计算出平均晶粒度和置信区间，如置信区间不合适，需增加规场数，支垒罩信区间满足要求为止。5.3.5.3选择适当的放大倍数，使个回的试验网格在每-视场上产生50个~~100个截点计数，日的是通过选择5个视场后可获得40门个~5门个总截点数，以满足台理的误差，5.3.5.4测整网格通过三个品粒汇合点时截点计数为2个。5.3.5.5图2给出500m1m测量网格在不同放大倍数下，截点计数与品粒级别数G的关系：GB/T6394—2002
50607080100
mm留配网格上平拍蒙点数产
图2500mm测量网格的敏点计数直接确定显微晶粒魔级别数6非等轴晶试样的晶粒度
400500)
6，1如粒形状因如工而改变，不内是等轴形状。对于矩形的棒村惑极材品粒度应在材的纵向,横问及法向截面上进和测定,对F圆棒材品粒度应在纵向和横向截面上测定。如果等轴偏差不太大(3：1形状比，可在纵向试样面使用圆形测量网格进行分析。如果使用直线取同测量网格进行测定，可使用个主要截面的任意两个面上进行一个敢向的测。6.2面积法：
6.2.1当品粒形状不是等轴而变长，运用面积法测定品粒度方达足在个主平面上进行品粒计数，也就是测定纵向横向及法向平面1放人］倍时每平方毫米内的乎均品粒数l、、。然后计算出每平方毫来内的平均晶粒数
na =-(ne+ nu)!
6.2.2通过平均值计算晶粒度级别数G - 3. 321 9281g #, - 2. 954 26.3截点法：
6.3.1要估计非等轴品组织的品粒度，啡使用圆测单网格随机地放在三个主检验面1.进行。或使用直线段在3个或6个主要方向上2个或3个主捡验面(见图3)进行截点计数。对于等轴形状偏离不太严重(3：1形状比)的品粒度的测量使用圆测量网格在纵问而上迟行测量是可接受的纵向面，
1：橘面：
一法面。
1(90\)
图3晶粒度测量中,测量直线6种可能取向6.3.2非等轴品组纠的晶粒度可以通过每毫米内品界截点数平均值力来确定G - 6. 643 8561 p. -- 3. 2886. 3. 3到值可通过测定.个基本平面 1. 的单位长度长的截点数计算：p: =(pr-p*)+
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利用【--1/功关系，通过取h面上平行(0°)和垂直(90\)丁变形方向的平均截距，可确定品粒伸6. 3. 4
长率或各向异性系数A：
1(90\)
t,(0*)-
纵问而上.评行下变形方尚上的平均截距；纵向面上，垂直丁变形方向上的半均截距1.(90°5--
6.3.5三维晶粒的形状，可通过三个主基础面上的平均截距来确定，t(0°) :1.(90\tp(90*)
式中：
（0\)——纵向面上平行变形方向的平均截距；1(909)
横向面上垂直变形方向的平均截距：一法问面工飛直变形方向的平均截距！。7含两相或多相及组元试样的晶粒度对于多和或多组无的晶粒度测定符合下述情况可依下述方法处理7.1对少量的第相的颗粒,不论是否是所希望的形貌，测定显粒度时可忽略不计，也就甚说当作为单相物质构来处理，可使用面积法和截点法测定其晶粒度，花无另有规定，其有效的平均品粒度应视作
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