ГОСТР ИСО 13067—2016
Приложение А
(справочное)
Измерение размера зерна
Механические свойства технических материалов в значительной степени зависят от размера их кристалли
ческих зерен и распределения этих зерен по размерам. Например, эти параметры оказывают сильное влияние на
такие важные технические свойства материалов, как прочность, жесткость и твердость. По этой причине важно
иметь стандартные методы с общепринятой и согласованной терминологией для измерения этих параметров.
Стандартизованные методы измерения структуры гарантируют, что материалы производятся с повторяемыми
свойствами и имеется надежная связь между обработкой изображений и структурой. Как для материалов, содер
жащих одну фазу, так и для материалов, включающих в себя несколько фаз. измерение среднего значения раз мера
зерна имеет огромное значение, и для этого существуют широко используемые стандарты, такие как ASTM Е112 [14].
ASTM Е930 115]. ASTM Е1181 (16). ASTM Е1382 (17] и EN 623-3 (18).
Факторы, влияющие на оценку размера зерна, включают сам размер и форму зерен, а также распределение
зерен по размерам. В частности, может быть важным определение влияния распределения зерен по размерам в
материале. Также знание того, как измерения по двум координатам соотносятся с трехмерным распределением
формы зерен, имеет огромное значение в вопросе о том, как однородность (или неоднородность) структуры
связа на с прочностью и жесткостью. Отсутствие общепринятого метода измерения степени однородности
является по мехой для оптимального использования материалов с кристаллическими зернами. В настоящее время
субъектив ные оценки зачастую даются путем оценивания «на глаз» изображений структуры.
Усовершенствованные методы измерения для этой цели улучшат основополагающее понимание связи между
размером зерна и распределением зерен по размеру с механическими свойствами.
Существуют два популярных практических метода оценки размера зерна. Один метод основан на измерении
эквивалентного диаметра круга Ocjfde (см. 3.3.2). а другой — на использовании метода линейных отрезков. Понима
ние сопоставимости различных методов будет содействовать торговле и разработке новой продукции посредством
наличия общего набора результатов. Метод линейных отрезков основан на использовании среднего (по числу зе рен)
расстояния L между двумя точками пересечения прямой линии, проведенной по поверхности материала, с
границами каждого кристалла/зерна. Метод эквивалентного диаметра круга основан на использовании средней (по
числу зерен) площади зерен/кристаллов. Средняя площадь напрямую связана с эквивалентным диаметром круга,
представляющим собой меру размера. В (19] сообщается о том. что при выполнении измерений в алюминии и
ферросплавах было найдено следующее эмпирическое соотношение:
/<
l
=J
a
,
(А.1)
где A — средняя площадь зерна^
Таким образом, поскольку A =-j(D ereta) . полу
ч
ае
м
со
отношения между величинами Осгс1е и L.
D «n > u ,
== t 1 3 ^ = 113-i-.
(А.2)
Существует вероятность того, что доля маленьких зерен, возможно, не видна на номинально плоской по
верхности в результате потерь или в результате наличия пределов разрешения. Такую вероятность сложно коли
чественно охарактеризовать. Влияние этой вероятности на оба метода измерения следует оценить.
К рассматриваемому кругу вопросов относятся следующие стандарты по микроструктурам:
ASTM Е 112 — Размер зерна. Метод линейных отрезков. Планиметрический метод;
ASTM Е 1181 — Дуплексные размеры зерна;
ASTM Е 1382 — Размер зерна на основе анализа изображений;
ASTM Е 930
EN 623
— Наибольший размер зерна;
— Размер зерна в керамике.
Стандарт ASTM Е 1181 рассматривает некоторые вопросы, связанные с распределением зерен по размеру.
В нем обсуждаются различные типичные примеры, такие как:
- крупные изолированные зерна в мелкозернистой матрице;
- чрезвычайно широкие распределения зерен по размерам;
- бимодальные распределения зерен по размерам, и упоминается ряд других сложных случаев.
Стандарт ASTM Е 1181 также описывает несколько методов оценки долей общей площади, занимаемой
крупными и мелкими зернами.
Следует иметь в виду, что оценка долей общей площади, занимаемой зернами разных размеров, субъек тивна
и может приводить к ошибкам. Считается, что самый эффективный метод измерений распределений по
15