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金相显微组织分析-第二节 回复与再结晶 (晶粒尺寸及相的相对量测定)

2012-2-2 14:30| 发布者: fansiyuan| 查看: 9054| 评论: 0

摘要: 材料的性能与其显微组织特征有密切的联系。描述显微组织特征的参数有晶粒尺寸、位错密度、相的相对量及第二相粒子的间距等等。仅对这些特征参数作定性的分析,巳不能满足科学日益发展的要求
     材料的性能与其显微组织特征有密切的联系。描述显微组织特征的参数有晶粒尺寸、位错密度、相的相对量及第二相粒子的间距等等。仅对这些特征参数作定性的分析,巳不能满足科学日益发展的要求。欲达到合理地设计合金、控制及评定材质、减少繁重的试验工作量的目的,需要精确了解组织与性能间的关系及其变化规律,建立它们之间的定量关系。人们已建立了一些组织参数与性能之间的理论或经验的关系式,如霍尔—配奇(Hall-Petch)经验关系式

式中σs为屈服强度;d为晶粒的平均直径;σ0 K为与材料有关的常数。式(5-1)表明了晶粒大小与屈服强度间的定量关系。

显微组织参数需要利用定量金相的方法来测量和计算。定量金相就是用点、线、面和体积要素来定量地表明组织特征。定量金相的基础是体视学和数理统计。由于微观组织上的不均匀性,对某一特征参数不能只用一个视场的数据来决定,而需要用统计的方法,在足够多的视场下进行多次测量才能保证结果的可靠性。因此,用人工进行定量金相测定是很费时的,如采用自动图象仪,则可使定量工作迅速方便地进行。

定量测量的方法有计点法、截线法、面积法等,即根据一定的规则数点数、量长度或测出面积,然后将所得结果代入相应的关系式进行计算。对各关系式的推导,因涉及专门的数学问题,可参阅有关著作。注意测量前应确定采用何种测量方法和测量参数,所取试样要能反映材料的客观情况,精心制备试样的测试面,并选取足够多的视场进行测试。一般每个试样上不应少于5个视场。

一、晶粒尺寸的测定

 晶粒大小是一个重要的组织参数,它可以用晶粒的平均直径或面积表示,也可用标准的晶粒度级别来评定。由于直径的概念只有对球体才有明确的意义,故对形状不规则的晶粒,常用平均截线长度来表示晶粒的直径。平均截线长度是指在截面上任意测试直线穿过每个晶粒长度的平均值。现将几种求晶粒尺寸的方法说明于下:

(一)求晶粒的平均截线长度L: 当测量的晶粒数足够多时,二维截面上晶粒的平均截线长度等于三维空间晶粒的平均截线长度。若用已知长度的测试线,在放大M倍的显微组织图象或照片上随机作截线,截线的总长度为LT、截取的晶粒总数为N,见图134 ,截线与晶界的总交点数为P,则晶粒的平均截线长度L可由式(5-2)求得:

     图1—34 a)为单相晶粒组织,此时所截得的晶粒数N等于截线与晶界的交点数P,即P=N。若所测的是分散分布在基体上的第二相颗粒的尺寸,见图1—34 b), 则P=2N。故欲求晶粒的平均截线长度 ,可数被截线切割的晶粒数N或是交点数P。若用P计算时,对单相晶粒组织,用式 (5-3),对有第二相分布的组织用式(5-4)     

     当测试用线的端点落在晶界上时,以0.5点计,若正好通过三叉晶界交点,则按1.5点计。线段两端未完全被截割的晶粒数以0.5计。
     测试用线可以是已知长度的单根直线或一组直线,也可以是一个单圆或一组同心圆。同心圆适用于实际晶粒随位置不同而有明显变化的组织。为保证一定的精度,用直线单次测试,需获得约50个交点,并应任选5~10个视场进行测量。
(二)求晶粒度:可用面积法、截距法、比较法。
1.面积法:将晶粒大小按每平方毫米内晶粒数的多少进行分级,即为晶粒度等级。按定义,1级晶粒度是在放大1倍下,每平方毫米内有16个晶粒。设每平方毫米内的晶粒数为n,晶粒度级别为G,则只要测出每平方毫米内的晶粒数,即可求得G。


2.截距法:晶粒度级别按晶粒的平均截线长度来分。定义为:在放大100倍下,当晶粒的平均截线长度 =32mm时,晶粒度G=0。不同截线长度的晶粒度级别可按下式计算:

3.比较法:实际生产上多采用比较法,即将晶粒大小与标准级别图片比较,以最接近的级别作为所求晶粒度。
二、相的相对含量测定
     在金相研究中常需确定组织中某一相或组织组成物的相对含量,此相对含量是指该相(或组织组成物)的体积百分数Vv


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