ASTM E112-2013 平均晶粒度测定的标准试验方法

这些试验方法是金属材料平均晶粒度的基本测量方法。由于纯粹以晶粒几何图形为基础，与金属或合金本身无关。因此，这些基本方法也可用来测量非金属材料中平均晶粒、晶体和晶胞的尺寸。如果材料的组织形貌接近于某一个标准的系列评级图，可使用比较法。测定平均晶粒度常用截距法和面积法。但是，评级图不能用来测量单个晶粒。

1、适用范围

1.1 本标准规定了金属组织的平均晶粒度测最的三种方法—比较法、面积法(或 Jefhries法)和截距法。这些方法也适用于晶粒组织形貌与标准系列评级图相似的非金属材料。这些方法主要适用于单相晶粒组织，但也适用于多相或多组元试样中特定类型组织的晶粒平均尺寸的测量。

1.2 本标准使用晶粒面积、晶粒直径、截线长度的单峰分布来测定试样的平均晶粒度。这些分布近似正态分布。本标准的测定方法并不包含表示这些分布性质的方法。表示试样双峰分布的晶粒度参见试验方法E1181。测定分布在细小晶粒基体上个别非常粗大的晶粒的方法。

1.3 本标准的测量方法仅适用平面晶粒度的测量，也就是试样截面显示出的二维晶粒;不适用于试样三维晶粒，即立体晶粒尺寸的测量。

1.4 试验可采用与一系列标准评级图进行比较的方法或者在简单模板上进行计数的方法。利用半自动计数仪或自动图象分析仪测定晶粒度的方法。

1.5 这些试验方法仅仅为推荐方法，不能确定受检材料是否接收或适用的范围。

1.6 以国际单位制SI表示的数值视为标准值，括号内列出的等效英寸—磅数值是近似值。

1.7 本标准无意论述与其使用有关的所有安全问题，如果有的话，也只涉及本标准的使用，用户有责任在使用之前，制定适当的安全和健康准则，并确定其规定界限的适用性。

2、意义和应用

2.1 本标准的试验方法规定了评估并表示所有纯单相或主要为单相的金属平均晶粒度的方法。拥有双相、单向和组元的试样晶粒度可采用两种方法结合测量，分别为相体积分数的测量、截距或面积法。这些方法也适用于任何结构形貌与本标准系列评级图中金属材料结构相似的材料。晶粒度评估的三个基本方法是：

2.1.1 比较法

比较法不需要计算晶粒、截点或截距。但是顾名思义，它是将晶粒结构与标准系列评级图进行比较，评级图有的是清晰塑料覆盖的挂图，有的是目镜插片。在对比晶粒度评级时出现的大致误差说明，晶粒度比实际值略粗(低0.5~1G)。比较晶粒度评级的重复性和再现性通常为士1级。

2.1.2 面积法

面积法是计算已知面积内实际晶粒数，利用单位面积内晶粒数 N 来确定 ASTM 晶粒度级别数 G。该方法的精确度是所计算晶粒数的函数。通过合理计数可实现士0.25晶粒度单位的精确度。面积法的测定结果是无偏差的，且重复性和再现性小于士05晶粒度单位。准计数关键需要在对晶粒计数时进行划分。

2.1.3 截距法

截距法是利用测量线截取的实际晶粒数或测量线单位长度内与晶界相交截部分的截点数来计算平均线性截距L，用L来确定 ASTM晶粒度级别数G。截距法的精确度是计算的截点或截距的函数。通过合理计数可获得优于士0.25晶粒度单位的精确度。截距法的测定结果是无偏差的，且重复性和再现性小于士05晶粒度单位。对于同一精度水平，由于截距法不需要划分截点数或截距数，因而较面积法测量快。

2.2 对于等轴晶粒组成的试样，将试样与标准图进行比较的方法是最方便的，且对大多数商业目的的检验，其具备足够的精度。对于要求较高精度的平均晶粒数的测定，可以使用面积法和截距法。截距法对于拉长晶粒组成的结构更为有用。

2.3 如有争议，面积法是所有情况下的仲裁方法。

2.4 不能测定重度冷加工材的平均晶粒度。如需要测量晶粒度，部分再结品锻造合金和轻度冷加工材料可视为由非等轴晶粒组成。

2.5 不能以标准评级图为依据测定单个晶粒。因为标准评级图的构成考虑到截面与晶粒三维排列关系，显示出品粒从最小到最大排列分布所反映出有代表性的正态分析结果。所以不能用评级图来测定单个晶粒。

3、应用概述

3.1使用这些方法重要的是应认识到晶粒度的评估并不是一种精确的测量。因为金属组织是由不同尺寸和形状的三维晶体堆积而成。即使这些晶体的尺寸和形状相同，通过该组织由任一平面(观察面)产生的晶粒截面上分布的晶粒将从最大值到零之间变化，则依赖于平面所切单个晶体的位置。显然，没有两个观察视场是完全相同的。

3.2 在显微组织中晶粒尺寸和位置都是随机分布的。没有名义的定位测量网格的随机方法能改善这种随机性，但是通过对试样一部分集中测量，随机方法可得出少数几个具有代表性的结果。所谓“代表性”即体现试样所有部分都对检测结果有所贡献，而不是带有想地去选择平均晶粒度的视场。由公正的专家进行肉眼视场选择或会去极端测量结果，虽不会误导平均结果，但会在所有情况下给出错误的高精度印象。对有代表性的取样，试样的面被主观地分为几个相等且连贯的子区和预先规定的台面位置，这些台面大约在每个子区的中心。台面陆续调到每个这些位置上并随意使用测试网格，即当光输出时，快门关闭或移开视线。不允许对选定的位置进行修整。只有通过这种方法对选定的视场进行测量，测定结果的精密度和偏差才是有效的。

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