金属材料工程实验四奥氏体晶粒的显示与测定课件.ppt

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1、金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定一、实验目的：1、熟悉常见钢中奥氏体晶粒的显示方法；2、熟悉钢中奥氏体晶粒度的测定方法；3、进一步加深理解钢的化学成分和加热温度及保温时间对奥氏体晶粒大小的影响。二、实验仪器设备及材料待检验碳钢试样、砂纸、抛光布、抛光粉、脱脂棉、酒精、4%的硝酸酒精、苦味酸、海鸥洗涤剂、新洁尔灭等XDJ-200型金相显微镜、P-2型抛光机、吹风机金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定三、实验原理（一）概述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存在着密切的关系。细晶粒金属材料的机械性能、工艺性

2、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。粗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。金属材料的晶粒大小与浇铸工艺、冷热加工变形程度和热处理工艺参数等有关。金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定共析钢加热温度超过临界点Ac1，亚共析钢和过共析钢加热温度超过Ac3和Ac㎝时，全部转变为奥氏体，并且随着加热温度和保温时间的不同，所得到的奥氏体晶粒大小也不相同。因此,在实际生产中，根据供需双方

3、协议，按相应标准对金属的平均晶粒度级别数进行测定尤为重要。金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定起始晶粒度：当钢加热到临界点Ac1时，晶粒的尺寸急剧减小，珠光体向奥氏体转变刚一结束时的细粘奥氏体晶粒，通常叫起始晶粒度。奥氏体本质晶粒度：当钢加热至930℃和保温足够的时间所个有的奥氏体晶粒大小。它表示钢的奥氏体晶粒在规定温度下长大的倾向。实际晶粒度：在交货状态下钢的实际晶粒大小，及经不同热处理后，钢和零件所得到的实际晶粒大小。因此，我国于1977年首次发布了YB27-1977《钢的平均晶粒度测定方法》，后经多次修订，于2002年对该类标准进行了第三次修订,并

4、恢复为国家标准GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》。金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定（二）奥氏体晶粒的显示方法1、渗入外来元素法钢在奥氏体状态时，渗入碳、氧或其它元素，利用晶界比晶粒内有较大的化学活性特点，在晶界优先形成渗碳体或氧化亚铁等组成物，利用这些组成物的网络，显示出高温奥氏体晶粒的轮廓。但由于外来元素的渗入，改变了钢的化学成分或由于晶界有氧化物影响奥氏体晶粒的长大速度，进而影响测定的准确性。金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定（1）渗碳法使将含碳量≤0.3%的渗碳钢或含碳量≤0.6%的其他类型的钢（但对

5、碳化物形成元素过多的钢，往往不能形成碳化物网），放在60%木炭+40%碳酸钠渗碳剂中进行固体渗碳。测定本质晶粒度时，渗碳温度为930±10℃，渗碳时间为8小时，渗碳后炉冷。缓冷时，在过共析层里，渗碳体优先沿奥氏体晶界析出，试样磨制成金相试样后，可根据渗碳体网评定奥氏体晶粒的大小。金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定（2）氧化法将预先研磨抛光好试样的被检面朝上放进具有氧化气氛的电炉后，在规定湿度按规定的时间加热，以足够的时间进行氧化后，取出在水中冷却。试样在加热过程中，奥氏体晶界较其晶粒内部更易氧化，因而晶界氧化较深。在进行这一操作时，由于氧化是在加热的最

6、后时间进行，所以在氧化以前的加热过程中试样上面应当用铁板盖好，以防止过度氧化。热处理完的试样用磨去表面大部分氧化皮，保留晶界上的氧化物，再经抛光，用新鲜的15%盐酸酒精溶液腐蚀2～10分钟，最后在显微镜下尽量沿着内部奥氏体晶界轻度氧化或脱碳的部分进行粒度测量。此方法主要用于测定本质细晶粒钢的本质晶粒度较为准确。金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定2、化学试剂腐蚀法试样经加热淬火，获得马氏体组织或贝氏体组织，有些钢还需要一定的回火，制成金相试样，再经特殊的侵蚀剂浸蚀，即可直接显示出奥氏体晶粒。这种

7、方法主要适用于合金化高的能直接淬硬的钢，优点是不受外来元素的影响，因此能正确反映晶粒大小，缺点是不同的钢材需要摸索不同的回火工艺和选择合适的浸蚀剂。金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定金属材料工程实验实验四钢铁材料奥氏体晶粒的显示及晶粒度的测定3、控制冷却速度法（1）网状铁素体法适用于含碳量在0.25%～0.6%的亚共析钢。试样经加热奥氏体化后，根据含碳量的不同，选用水冷（低碳钢）、油冷（低合金钢）、空冷（中碳钢）、炉冷（中碳合金钢）或700～730℃等温室几分钟后空