晶粒

移动情况规则

　　1.晶界上有界面能的作用，因此晶粒形成一个在几何学上与肥皂泡相似的三维阵列。

　　2．晶粒边界如果都具有基本上相同的表面张力，晶粒呈正六边形。

　　3．在晶界上的第二类夹杂物（杂质或气泡）,如果它们在烧结温度下不与主晶相形成液相,则将阻碍晶界移动。

　　在烧结体内晶界移动有以下七种方式： 气孔靠晶格扩散移动； 气孔靠表面扩散移动； 气孔靠气相传递； 气孔靠晶格扩散聚合； 气孔靠晶界扩散聚合； 单相晶界本征迁移； 存在杂质牵制晶界移动。

在烧结中的应用

　　晶界在多晶体中不同晶粒之间的交界面，据估计晶界宽度约为5-60nm。晶界上原子排列疏松霍乱，在烧结传质和晶粒生长过程中晶界对坯体致密化起着十分重要的作用。由于烧结体中气孔形状是不规则的，晶界上气孔的扩大、收缩或稳定与表面张力、润湿角、包围气孔的晶粒数有关，还与晶界迁移率、气孔半径、气孔内气压高低等因素有关。 在离子晶体中，晶界是阴离子快速扩散的通道。离子晶体的烧结与金属材料不同。阴、阳离子必须同时扩散才能导致物质的传递与烧结。晶界上溶质的偏聚可以延伸晶界的移动名家素坯体致密化，为了从坯体中完全排除气孔，获得致密烧结体,空位扩散必须在晶界上保持相当高的速率/只有通过抑制晶界的移动才能使气孔在烧结的始终都保持在晶界上，避免晶粒的不连续生长。利用溶质在晶界上偏析的特征，在坯体中添加少量溶质（烧结助剂），就能达到抑制晶界移动的目的。

尺寸测量方法

　　1．直测计算法

　　(1) 利用物镜测微尺寸出目镜测微尺(或毛玻璃投影屏上的刻尺)每一刻度的实际值。

　　选定物镜，并选用带有目镜测微尺的目镜。将物镜测微尺置于样品台上，调焦、调节样品台，使物镜测微尺的刻度与目镜测微尺(或投影屏上的刻度尺)良好吻合。

　　已知物镜测微尺的满刻度为1mm，共分为100格，则最小格为0.01mm。在这一物镜的放大倍数下，物镜测微尺的Y格与目镜测微尺的X格(或投影屏上的刻度)相重合，则目镜测微尺(或投影屏上)上的每一刻度格值即可求得：

　　例一：物镜测微尺的10格和目镜测微尺上的20格重合，则：

　　目镜测微尺的每一刻度格值

　　例二：物镜测微尺的30格和投影屏刻尺上的30格重合，则：

　　投影屏刻尺上的每一刻度格值

　　(2) 利用已知目镜测微尺的格值(或投影屏格值)进行晶粒尺寸或其它组织单元长度的测定。

　　在得知格值后，可取掉物镜测微尺，放上被测样品，利用带有测微尺的目镜(或将显微图象投影到毛玻璃屏上)进行测量。为了使测量结果更具代表性，在数出测微尺刻尺线段上所交截的晶粒数后，可旋转目镜，测定几个不可方向上的交截晶粒数，求出晶粒的平均直径

　　式中：d--晶粒平均直径；

　　x--目镜测微尺上所占格数；

　　n--刻尺线段交截的晶粒数。

　　例：已知使用某一物镜时，目镜测微尺格值为0.01mm，在目镜测微尺上60格内占有的晶粒数为10个。

　　则：

　　2．钢的晶粒度测定(参考YB27-77)

　　名词解释

　　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。

　　(1) 用比较法测定钢的奥氏体(本质)晶粒度

　　目前生产中，一般都采用比较法测定晶粒度，在用比较法测定时，应遵循下面的评定原则：

　　a. 试样制好后，在100倍的显微镜下测定。其视场直径为0.80mm。

　　b. 测定时，首先在显微镜上作全面观察，然后选择晶粒度具有代表性的视场与标准中的1-8级级别图相比较，确定试样晶粒度的级别。

　　c. 如果显微镜的放大倍数不是100倍时，仍可按标准晶粒度级别图测定其晶粒度，随后根据所选用的倍数按表9-1换算成100倍时的标准晶粒度级别。

　　d. 标准图可用带8级晶粒度刻度毛玻璃屏为准。

　　表12-1

　　放大倍数粒度级数

　　100-10123456789101112

　　5012345678------

　　200----12345678--

　　300-----12345678-

　　400------12345678

　　(2) 用弦计算法测定钢的晶粒度

　　当测量精度要求较高或当晶粒为椭园形时，可采用弦计算法测定，此时应遵守以下原则：

　　a. 先进行初步观察，以选择具有代表性的部位和适合的倍数，选择倍数时，先用100倍，当晶粒过大或过小时，可适当调定显微镜的倍数，以在80mm直径的视场内不少于50个晶粒为宜。

　　b. 将显微图象投影到毛玻璃屏上，计算被一条直线相交的晶粒数目，直线要有足够的长度，以便使被一条直线相交截的晶粒数不少于10个。

　　c. 计算时，直线端部未被完全交截的晶粒应以一个晶粒计算。

　　d. 最少应选择三个不同部位的三条直线来计算相截的晶粒数。用相截的晶粒总数除以选用直线的总长度(实际长度以毫米计)，得出弦的平均长度(mm)。

　　e. 用弦的平均长度查表9-2确定钢的晶粒度。

　　f. 计算也可以在带有刻度的目镜上直接进行。

　　(3) 测定非等轴晶粒时(扁园或伸长的)，沿试样的三轴线分别计算出各轴线方向每一毫米长度的平均晶粒数目。每一轴线方向的平均晶粒灵敏，必须在不少于三条直线上求得。由试样三个轴线方向得出的每一毫米长度的平均晶粒数量值之积乘以晶粒扁园系数0.7，即可求出每1mm3内的平均晶粒数。再查表9-2确定其晶粒度。

　　式中：n--每1mm3内平均晶粒数。

　　n1--a轴方向每一毫米长度平均晶粒数。

　　n2--b轴方向每一毫米长度平均晶粒数。

　　n3--c轴方向每一毫米长度平均晶粒数。

　　0.7--晶粒扁园度系数。

度的控制

　　1．控制过冷度

　　铸造浇铸时降低浇铸温度，用金属型、石墨型代替砂型等增加ΔT。

　　2．变质处理

　　在金属浇铸前向液态金属内加变质剂（形核剂）促进大量非自发形核，细化晶粒。

　　3．振动、搅拌

　　对即将凝固的金属进行振动或搅拌，一方面输入能量促使形核，另一方面使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加，细化晶粒。