1 什么是晶粒度
先说定义，对任何一个事物的理解需要先理清楚概念定义，然后才能谈应用，确保表达者和倾听者在同一个思想框架下交流沟通，在材料知识的学习上，概念不清，根基不稳，分析事物就会泛泛而谈抓不住重点，看似每句话都对，实则逻辑不清，证据链不能闭环，经不起推敲。
晶粒度顾名思义就是晶粒大小的量度，使用晶粒度级别数表示晶粒的大小，数字越大，晶粒越小，也就是晶粒越细小。例如GB/T 6394-2017中晶粒度级别数从00级到14级共计30个级别，00级晶粒最粗大，14级晶粒最细小。
9级晶粒度照片
当我们谈到晶粒度时，生产上最常用的就是调质钢的奥氏体晶粒度，例如35CrMo产品的晶粒度，渗碳钢18CrNiMo7-6渗碳后的渗碳层和心部晶粒度等等。在材料学中，根据Hall-Petch公式，晶粒越小，材料的强度越高，同时，细化晶粒是可以同时提高材料强度和塑性的有效方法，所以在生产实践中，除了高温下工作的材料以外，通常都会要求产品的奥氏体晶粒度不低于5级，以保证足够的强度和韧性以及疲劳性能。对于高温下工作的零件，一般会要求不低于2级，比如718镍基合金在API 6A 中就要求晶粒度不低于2级。晶粒较粗时，晶界总面积减少，有利于材料在高温下表现出足够的高温强度。
3 为什么是平均晶粒度
GB/T 6394，ISO 643, ASTM E112测定的都是平均晶粒度，是在一个二维平面（或称为截面、检验面）上做的评价，因为金属组织是由不同尺寸和形状的三维晶粒“堆积”而成，所以通过该组织的任一截面（检验面）上晶粒的大小会从最大直径到零之间变化，因此检验面上不可能是尺寸均匀一致的晶粒，但是当三维晶粒大小差不多时，切出来的检验面上的晶粒尺寸应该是符合正态分布的，就是大小随机分布，看起来比较和谐。这种情况下通过平均晶粒度来评价晶粒尺寸是合适的。但是当三维晶粒出现大小不均匀时，则二维面上的晶粒大小就不会符合正态分布特征，也就是出现了混晶，这种情况，就需要用到另外的标准来评价。
混晶照片-非正态分布
4 如何评定晶粒度测定平均晶粒度的基本方法有三种，分别是比较法，面积法和截点法。比较法是将样品的晶粒照片与标准系列评级图进行比较，重复性和再现性通常为±1级。面积法是计数已知面积内晶粒的个数进行评级，重复性和再现性通常小于±0.5级。截点法是计数已知长度的试验线段与晶粒截线或与晶界截点的个数，重复性和再现性通常小于±0.5级，在达到同样精确度的同时，截点法比面积法更节省时间。有争议时，以截点法为仲裁方法。
5 如何形成与显示晶粒
晶粒度需要先形成，后显示，再评价，常遇到的晶粒度包括铁素体钢的铁素体晶粒度，奥氏体钢的奥氏体晶粒度，以及铁素体钢的原奥氏体晶粒度，听起来是不是有点拗口，接下来一一详细说明。
5.1 铁素体钢的铁素体晶粒度，例如20钢的显微组织为铁素体，直接浸蚀后显示铁素体晶界，直接评价即可，相对简单。
5.2 奥氏体钢的奥氏体晶粒度，例如304不锈钢一般都是在固溶热处理后使用，该状态下对应的显微组织就是奥氏体，经电解腐蚀后可清晰显示奥氏体晶界，然后再评价，不需要多余的步骤。
5.3 铁素体钢的原奥氏体晶粒度，较为复杂，作为重点进行说明，如果看标准看的不够深入，实践经验不足，容易造成理解偏差，例如42CrMo材料一般都是在调质状态下使用，当拿到实验室之后，我们通过什么方法检验其晶粒度，是直接浸蚀还是需要做热处理之后进行检测？
先说明为什么是原奥氏体晶粒度，何为原奥氏体？这里我的理解是相对冷却状态下没有奥氏体而言的，比如42CrMo材料在调质后得到回火索氏体，正常情况在室温下是不存在奥氏体的，但是材料在淬火加热奥氏体化过程中材料中已存在奥氏体晶界，后续的淬火马氏体是在每个奥氏体晶粒内生成生长的，在室温下，奥氏体晶界仍然存在，只是需要使用不同的腐蚀剂来显示。在冷状态下检验高温状态的奥氏体晶粒，所以此处称为原奥氏体晶粒。
GB/ISO/ASTM中形成原奥氏体晶粒度的主要方法有渗碳法，氧化法，淬硬法等。
篇幅有限，还是以42CrMo材料为例说明，当实验室拿到一个晶粒度检测需求之后，需要先了解送检材料的热处理状态和客户的检测目的，如果送检状态是正火状态，那么是需要通过标准中形成奥氏体的方法来先形成原奥氏体晶界，然后再显示奥氏体晶界来进行评级，例如通过常用的加热氧化法来形成原奥氏体晶界。如果送检状态本身就是调质后的状态，原奥氏体晶界已经存在，客户此时检测的目的也是为了控制产品出厂的性能，这时候就不需要也不应该再加热形成奥氏体晶界了，否则就不能准确反映产品的实际出厂性能了。这一点尤为重要。很多实验室不管三七二十一，都用氧化法做晶粒度是值得商榷的。
最后还需要说明的一点也非常关键，需要再次提醒说明，GB/T 6394, ISO 643, ASTM E112评价的平均晶粒度是有适用范围的，都是适用于当晶粒度是正态分布时才能使用，切记不要理解成任何大小的晶粒度都能被平均，当晶粒度不是正态分布比如出现混晶时，就不宜再只给出平均晶粒度来表示晶粒度结果了，而需要评价双重晶粒度，之后会另外再写一篇混晶的晶粒度评价文章进行详细说明。
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