Проведение испытаний

Для определения средней величины зерна существует несколько методов, среди которых наиболее распространенным является метод площадей. Измерение этим методом величины зерна производится на предложенном для опыта микрошлифе с помощью металлографического микроскопа подсчетом количества зерен по вертикали и горизонтали. Диаметры зерна по вертикали и горизонтали рассчитываются по формуле

, (4.1.3)

где К – количество делений шкалы окуляра-микрометра в данном опыте,
N – число зерен, пересекаемых центральной линией шкалы.

Далее определяется средний диаметр зерна:

. (4.1.4)

Затем площадь среднего диаметра зерна:

.

Для удобства классификации зерну в зависимости от его размера присваивается номер в соответствии с ГОСТ 5639–82 (табл. 4.1.1).

Табл. 4.1.1

Характеристики (параметры) структуры стали с разной величиной баллов

Номер зерна (баллы)	Средняя площадь зерна, мм2	Среднее число зерен на площади 1 мм2 шлифа	Среднее число зерен в 1 мм2	Средний диаметр зерна, мм
по расчету	условный
	0,128			0,352	0,313
	0,064			0,250	0,222
	0,032			0,177	0,167
	0,016			0,125	0,111
	0,008			0,088	0,0788
	0,004			0,060	0,0553
	0,002			0,041	0,0391
	0,001			0,031	0,0267
	0,0005			0,022	0,0196
	0,00025			0,015	0,0138
	0,000125			0,012	0,0099
	0,000062			0,0079	0,0069
	0,000031			0,0056	0,0049
	0,000016			0,0039	0,0032
	0,000008			0,0027	0,0023

1.6. Влияние размера зерна поликристаллических материалов
на их механические свойства

Механические свойства металлических сплавов в большой степени зависят от величины зерна. Так, зависимость предела текучести σ_т от размера (диаметра) зерна d описывается отноше­нием

,

где σ₀ и k − постоянные величины для данного металла.

Влияние размера зерна d на условный предел текучести σ₀₂ и предел выносливости σ_-1 низкоуглеродистой стали показано на рис. 4.1.6а. Практическое значение этой закономерности определяется тем, что чем мельче зерно, тем труднее развивается хрупкая трещина. В то же время мелкое зерно понижает ударную вязкость (КCU) и порог хладноломкости (рис. 4.1.6б).

Зависимость твердости образцов из низкоуглеродистой стали с карбидными частицами различной степени дисперсности представлена на рис. 4.1.7. Характер зависимости показывает, что с увеличением размера частиц твердость значительно уменьшается.

Рис. 4.1.6. Влияние величины зерна d на условный предел текучести σ₀₂, предел

выносливости σ_-1 (а) и ударную вязкость KCU (б) низкоуглеродистой стали:

1 − мелкое зерно (0,04 мм); 2 − крупное зерно (0,09 мм)

а)	б)

Рис. 4.1.7. Зависимость твердости от величины зерна: а – глобулярный карбид в ферритной
матрице (сталь 0,8 % С), б – пластинчатая фаза структур перлитного типа (сталь 0,8 % С)