平均晶粒度概念

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1、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

2、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+Kd1/2　　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

3、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

4、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

5、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下，奥氏体晶粒长大的倾向性大小。而不能认为本质细晶粒钢在任何加热条件下晶粒都不粗化(图2-31)。钢的本质晶粒度与钢的成分和冶炼时的脱氧方法有关。一般用Al脱氧或者含有Ti、Zr、V、Nb、Mo、W等元素的钢都是本质细晶粒钢，因为这些元素能够形成难熔于奥氏体的细小碳化物或氮化物质点，阻止奥氏体晶粒长大。只用硅、锰脱氧的钢或者沸腾钢一般为本质粗晶粒钢。　　3、实际晶粒度:钢在某一具体的加热条件下实际获得

6、的奥氏体晶粒的大小称为实际晶粒度。　　实际晶粒度取决于本质晶粒度和实际热处理条件。实际晶粒一般总比起始晶粒大。冷却开始时A晶粒度称为实际晶粒度。三、A晶粒长大现象（机制）：　　１、A晶粒长大现象：图2-31　奥氏体晶粒直径与加热温度的关系在加热转变中，保温时间一定时，随保温温度升高，A晶粒不断长大，称为正常长大。如图2-31中曲线1。　　在加热转变中，保温时间一定时，随保温温度升高，A晶粒长大并不明显，必须当温度超过某一定值后，晶粒才随温度升高而急剧长大，称为异常长大，该值称为A晶粒粗化温度。如图中曲线2。2、

7、长大驱动力：A晶粒的长大是通过晶界的迁移而实行的，晶界迁移的驱动力来自界面自由能的降低。对于球面晶界，当其曲率半径为R，界面能为γ，指向曲率中心的驱动力P为：P=2γ/R（2-6）可见：R↓，P↑；R=∞，P=0。也即晶粒半径越小，长大驱动力越大.当半径无穷大或为平直界面时，驱动力为零。此时A晶界已平直化。　　3、正常长大：　晶界在驱动力P推动下匀速前进，由经典力学可导出：DA2=Kexp(-Q/KT)τ（2－10）　　其中，DA为长大中A晶粒平均直径，K为常数，τ为时间，Q为Fe的自扩散激活能。可见在一定温度

8、T，随时间τ↑，DA↑。　　4、异常长大：　　(1)、第二相小颗粒的晶界钉扎作用　　用Al脱氧或含Nb，Ti，V的钢，在晶界上会存在这些元素的碳氮化合物粒子，一个粒子可使A晶界面积减少pr2(r为小粒子半径)。当晶界在驱动力作用下移动时，将使A晶界与这些粒子脱离从而使A晶界面积增大，界面能增高。所以粒子对晶界就有了钉扎作用，一个粒子对晶界移动提供的最大阻力为：　　　　Fmax=prγ，