GB/T 24177-2009 双重晶粒度表征与测定方法

ICS77．040．99

H24

a园

中华人民共和国国家标准

24177—2009

GB／T

双重晶粒度表征与测定方法

Standardtestmethodsforsizes

characterizingduplexgrain

2009-06-25发布

丰瞀鹳鬻瓣警矬瞥翼发布中国国家标准化管理委员会仪1”

24177—2009

GB／T

刖昌

本标准等同采用ASTM

E1181一02《表征双重晶粒度的标准测定方法》(英文版)。

为了便于使用，本标准对ASTM

E1181—02作了下列编辑性修改：

a)删除了ASTME1181—02的前言；

b)采用相应或相近的国家标准代替ASTM标准}

c)双重晶粒度报告格式中的具体数据采用附录A的数据；

d)根据GB／T1．1—2000要求，调整了原标准中部分章节、条目的设置。

本标准与ASTM

E1181—02相比主要变化如下：

a)删除了ASTME1181—02的1．2；

b)增设1．2“本试验方法仅作为推荐试验方法，不对材料验收测试的合格级别范围进行规定”；

d)删除了ASTME1181—02的“关键词”部分；

e)增加了附录NA《本标准与ASTMEll81—02的差异及其原因》。

本标准的附录A为规范性附录，附录B和附录NA为资料性附录。

本标准由中国钢铁工业协会提出。

本标准由全国钢标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：宝山钢铁股份有限公司、冶金工业信息标准研究院、东北特殊钢集团有限责任

公司。

本标准主要起草人：谢崇津、栾燕、曾文涛、顾艳、孙时秋、刘振茂。

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GB／T

引言

对于晶粒尺寸符合单一对数正态分布的产品，已经建立了测定其平均晶粒度(采用GB／T6394)和

最大晶粒度[采用ASTM

布的晶粒度的评定。

size)”来表述任何呈其他分布的

由于习惯用法和被人们熟知，选用术语“双重晶粒度(duplexgrain

晶粒度，然而使用本术语并不意味着仅存在两种晶粒度的分布。

本标准用于描述不同于单一对数正态分布的晶粒度的特征，并以合理的精度描述实际存在的晶粒

度分布。

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GB／T

双重晶粒度表征与测定方法

1范围

1．1本标准规定了判别双重晶粒度的方法。本标准将双重晶粒度分为两大类共六种类型，并分别描述

了各类型的特征，提供了相应的表征方法及报告格式。

1．2本标准仅作为推荐性试验方法，不对材料验收测试的合格级别范围进行规定。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有

的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究

是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB／T63942002，ASTME

6394金属平均晶粒度测定方法(GB／T112：1996，MOD)

GB／T

13298金属显微组织检验方法

1

GB／T5749定量金相手工测定方法

ASTM

E7金相学相关术语

ASTM

E930—99(2007)

金相检测面上最大晶粒尺寸级别(ALA晶粒度)测定方法

3术语和定义

ASTM

E7中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

3．1

or

带状或条带状组织bands

banding

晶粒度差异较大的交替区域，这些区域沿着加工方向延伸。

3．2

size

晶粒度grain

等效于晶粒尺寸分布的平均值。

3．3

ornecklacestructure

项链状组织necklace

一些孤立的粗晶粒被明显较细的晶粒群环绕着的组织。

3．4

拓扑变化topologicallyvarying

以某种可确定的样式出现的非随机变化，该样式可能与受检试样或产品的形状相关。

4双重晶粒度分类与特征

双重晶粒度分为随机双重晶粒度与拓扑双重晶粒度两大类，每大类又各分为三种类型。

4．1随机双重晶粒度randomsize

duplexgrain

包含两种或多种尺寸明显不同，以随机变化形式分布的晶粒。其分布状态有：ALA状态、宽级差状

态和双峰状态。

4．1．1ALA状态ALA(asas)condition

large

随机分布的孤立粗大晶粒与基体晶粒的平均晶粒度级差不小于3级，且这些孤立粗大晶粒所占试

样面积的百分数不大于5％。如其所占面积百分数大于5％，则按双峰状态处理。

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GB／T

图A．1给出了ALA状态的显微照片实例。

condition

4．1．2宽级差状态wide-range

随机分布的晶粒度出现异常宽的级差，其最大晶粒与最小晶粒的晶粒度级差不小于5级。

图A．2给出了宽级差状态的显微照片实例。

condition

4．1．3双峰状态bimodal

随机分布的两种尺寸明显不同的晶粒，两者的晶粒度级差超过4级，每种晶粒所占面积分数均大于

5％，并且这两种晶粒所占面积分数之和大于试样总面积的75％。

图A．3给出了双峰状态的显微照片实例。图B．1给出了另一个实例。

size

4．2拓扑双重晶粒度topologicalgrain

duplex

包含两种或多种尺寸明显不同，以拓扑变化形式分布的晶粒。其分布状态有：截面状态、项链状态

和条带状态。

4．2．1condition

截面状态cross-section

晶粒度在产品整个截面上呈现规则的变化，以致不同区域间的平均晶粒度级差不小于3级；或者在

产品截面的特定区域存在不同的晶粒度(例如，在临界应变区域的异常晶粒长大导致的粗大晶粒)，以致

这些特定区域的晶粒度与大部分截面的晶粒度级差不小于3级。

图A．4给出了截面状态的显微照片实例。

condition

4．2．2项链状态necklace

一些孤立的粗晶粒被明显较细的晶粒群所环绕，这些粗大晶粒和较细晶粒的晶粒度级差不小于

3级。

图A．5给出了项链状态的显微照片实例。

condition

4．2．3条带状态banding

晶粒度差异较大的条带交替区域，其晶粒度级差不小于3级。

图A．6给出了条带状态的显微照片实例。

5意义和用途

5．1某些金属和合金因其热加工过程可能会出现双重晶粒度。为了比较各种状态晶粒度对力学性能

的影响，或为了制定技术要求，对这些材料的晶粒度特征进行表征可能是重要的。如用一个平均晶粒度

值表征一个双重晶粒度试样并不能充分地表示该试样的晶粒分布形貌特征，甚至可能歪曲其形貌特征。

例如，将两个显然不同的晶粒度值进行平均会导致报出在试样中根本不存在的晶粒度。

5．2本标准可用于试样或产品，而不考虑其再结晶状态。

5．3本标准描述了与单一对数正态分布的晶粒度的差异及晶粒度的变化特征，所以应评定整个试

样面。

5．4本标准仅限于评定单个抛光和浸蚀试样中可识别的双重晶粒度。如果认为产品中的双重晶粒度

变化范围太大，不能以单个试样进行抛光并浸蚀时，则应以宏观浸蚀作为测定的第一步。如果有可能，

应将整个宏观浸蚀面作为评定不同晶粒度所占面积分数的基础。如果其后需要进行显微检验，则应对

产品整个截面取样进行面积分数和晶粒度测定，以代表整个产品截面。

5．5本标准用于表征双重晶粒度。多相组织的晶粒尺寸不一定呈双重分布，此时该类晶粒组织不是本

标准的研究对象。然而，本标准所述的用面积分数测定的试验方法可用于描述多相晶粒组织。

6试样_及制备

6．1取样

6．1．1本标准用于表征试样或产品的晶粒度变化。为了准确地表征这些变化，应对试样或产品的整个

截面进行测定。

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241

GB／T77—2009

6．1．2如产品晶粒度变化太大，无法作为单个试样进行抛光和浸蚀，则应取多个不同的试样以能测定

整个产品截面中不同晶粒度所占的面积分数，从而能够测定代表整个截面的晶粒度。取样部位与数量

在统计学上应不影响最终检测结果的准确性。

6．2取样方向

6．2．1本标准所描述的各类双重晶粒度(见第4章)可在纵向试样(即平行于产品在加工过程中的最大

形变方向)上检测到，因此，推荐纵向取样。但是，如果受检面是圆棒的整个截面，则不宜使用纵向截面

来评定不同晶粒度所占的面积分数，这种评定只有在横截面上进行才最准确。对于管状产品，无论在纵

向截面还是横向截面上进行的面积分数评定，结果都有较好的一致性。而其他形状的产品，纵横向取样

的面积分数评定值有相等的准确度。

6．2．2如果认为某个方向取样具有局限性，则可使用其他试样取向。例如，在一给定试样中存在的带

状晶粒分布，在横向取样时可能就难以辨识。

6．2．3取样方向应随同双重晶粒度特征一起报告。

6．3制备

按GB／T

13298制备并浸蚀试样，浸蚀应使所有晶界清晰易见。如需显微照片来表征双重晶粒度，

按GB／T

13298进行制作。

7试验方法

7．1概述

本标准给出了评定不同晶粒度所占面积分数的方法，对特定标识区域内晶粒度的测量规定了现有

的方法标准(GB／T6394和ASTM

分布提供了可行的测定方法。

7．2面积分数的测定

7．2．1概述

对试样中不同晶粒度所占面积分数的测定(以总面积的百分含量表示)是表征双重晶粒度中最主观

性的部分，也是最容易出偏差的部分。本标准给出了四种测定面积分数的方法，采用最简单的方法所得

的结果的精度最差，而采用最复杂的方法所得的结果的精度最佳。其中直接测量方法(见7．2．3．4)仅

适用于特定的情况。

7．2．2测定时应采取的预防措施

采用面积分数测定方法的目的在于表征试样内晶粒度的变化，故测定时应采取下列措施：

7．2．2．1对于随机双重晶粒度，至少采用选定的测定方法测定试样中随机选取的5个区域。

7．2．2．2对于拓扑双重晶粒度，如有可能，将选定的测定方法应用于全部试样面积。如果实际中无法

做到，则应将所选择的测定方法应用于试样中合理大小的面积上。但是应认识到，由于未对所有的试

样面积进行测定，测定时会带来一些不确定的偏差：

a)例如：如果取自板类产品的全厚度试样中出现晶粒条带组织，则从试样外表面到中心，晶粒度

可能会有很大的变化。通过评定整个试样截面可以获得每类晶粒度所占面积分数的最精确的

测定结果。仅选择部分试样截面可能会无意中排除一些区域，这些区域可能含有占面积分数

较高(或低)的一种晶粒度，从而使测定产生偏差；

b)在上述示例中，整个试样截面可用单个、低放大倍数的图像进行检验，或采用足够数量的高放

大倍数的图像进行检验。如果这两者都不切实际，那么，受检试样的最小面积应包括从原始

板材一个表面到另一表面的一个完整截面。如果能附加截面进行评定，则可提高面积分数最

终测定的精确度。

7．2．3面积分数测定方法

7．2．3．1比较法

7．2．3．1．1仅靠目视观察试样来评定不同晶粒度所占的面积分数容易出现相当大的误差，采用分级面

3

24177—2009

GS／T

积分数比较图(示意田见圉1，这种图谱显示出了暗黑晶粒中明亮晶粒所占的面积分数)进行评定可提

高目视测定不同晶粒度所占面积分散的精确度。采用目镜、显赦镜投影图像或显撤照片来比较时，应使

用能够目视分辨粗晶粒区域和细晶粒区域为不同区域的最低放大倍数。拄意不必分辨图像中的各个细

晶粒．只需测定细晶粒所占的面积。

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