Что такое балл зерна металла


Шкала величин зерна по баллам


Шихтовые материалы 205 Шкала величин зерна по баллам 95 Шлаки доменной печи 53  [c.491]

В СССР разработан и широко применяется способ контроля величины зерна по затуханию УЗ-волн, измеренному относительным методом [80]. Наиболее простым является способ сравнения амплитуд сигналов от противоположных поверхностей изделия и образцов с известной структурой. Для уменьшения влияния упомянутых мешающих факторов измеряют отношение амплитуд сигналов на двух различных частотах. При этом одну из частот (опорную) выбирают заведомо низкой, так что затухание ультразвука слабо зависит от структурных составляющих. Другие частоты (рабочие) соответствуют области максимального затухания (вследствие рассеяния). Отношения амплитуд сигналов, соответствующих рабочим и опорной частотам, называемые структурными коэффициентами, определяют на исследуемом изделии для различных рабочих частот и сравнивают со структурными коэффициентами, полученными на стандартных образцах. Контроль можно проводить на продольных и сдвиговых волнах. Используя частоты 0,65. .. 20 МГц, оценивают величину зерна в аустенитных сталях в диапазоне номеров 1. .. 9. Погрешность определения величины зерна — не более одного балла шкалы.   [c.419]

У8 имели величину зерна, соответствующую баллу 6—7 по шкале ГОСТ 5639—65. Содержание углерода в указанных марках стали (10, 40, У8) обеспечивало получение набора структур после нормализации с соотношением количества феррита и перлита 80 20, 40 60 и 0 100% соответственно, что позволило исследовать влияние увеличения количества перлита на эффект динамического деформационного старения. Результаты испытаний приведены на рис. 89—92. Из приведенных данных следует, что термическая обработка, оказывая влияние на форму, величину и распределение карбидной фазы в матрице, на величину зерна и содержание примесных атомов в твердом растворе, влияет и на эффект динамического деформационного старения. Однако это влияние в основном количественное (см. рис. 89). Термическая обработка, стабилизирующая структурное состояние стали (продолжительный высокотемпературный отпуск), уменьшает эффект динамического деформационного старения (см. рис. 90, 91). Термическая обработка, не оказывающая существенного влияния на стабилизацию структуры (отжиг, нормализация), не оказывает и заметного влияния на эффект динамического деформационного старения (см. рис. 89). Термическая обработка, приводящая к получению метастабильного состояния и к повышению концентрации примесных атомов в твердом растворе (закалка без отпуска, закалка с низким отпуском), приводит к наложению и суммированию эффектов термического и динамического деформационного старения (см. рис. 92).   [c.232]


Из этой таблицы следует, что для отбраковки труб со средней величиной зерна металла свыше 80 мк, т. е. с величиной зерна, оцениваемой баллами 4, 3, 2, 1 по шкале ГОСТ, целесообразно использовать частоты /1=2,5 Мгц и /г-=5 Мгц, так как при  [c.211]

Окончательный нагрев под закалку производят в соляной ванне с односторонним расположением электродов при температуре 1220—1240° С. Время выдержки при этой температуре 8— 10 сек мм при толщине сечения детали до 25 мм и 6 сек мм Для деталей с толщиной сечения более 25 мм. Охлаждение производят в масле с температурой 80—130° С. После закалки величина зерна по шкале микроструктур ВНИППа (рис. 267) не более балла 3 характер излома — мелкозернистый, без следов нафталина .   [c.394]

Широкое применение аустенитных сталей для наиболее горячей части пароперегревателей выявило чувствительность жаропрочных свойств этих сталей к их структурному состоянию. Ранее было показано, что аустенитные стали проявляют высокую чувствительность к пластической деформации (см. гл.1). Кроме пластической деформации жаропрочность аустенитных сталей зависит также от величины зерна. Так, большое число повреждений аустенитных пароперегревателей в первые 10—25 тыс. ч работы вызвано низкой жаропрочностью поставляемых труб, прошедших после холодной прокатки термическую обработку по режиму аустенизации при 1000—1050 С, которая не приводила к гомогенизации аустенита. При такой термической обработке формировалось мелкое зерно с условным диаметром (1- 2) 10 2 мм (8—11 балл шкалы).  [c.59]

Следовательно, с точки зрения обеспечения хорошей работоспособности стали в условиях ползучести необходимо получать равномерное по величине зерно в пределах от 3 до 7 баллов стандартной шкалы (рис. 3-9). Это особенно относится к сталям аустеннтного класса. Регулировать величину зерна можно в процессе выплавки стали, а также при термической обработке.   [c.85]

При температуре стенки выше 540° С указанные в таблице значения допускаемых напряжений для аустеннтных сталей применимы при величине зерна в пределах 3—7 баллов по шкале ГОСТ.  [c.309]

Прочность жаропрочных суперсплавов сильно зависит от размера зерна и толщины детали. Длительная прочность и сопротивление ползучести возрастают по мере увеличения отношения толщины детали к размеру зерна. Мелкозернистая структура с разветвленными границами зерен характеризуется большей поверхностной энергией и менее стабильна при высоких рабочих температурах. На границах зерен могут образовываться некогерентные с матрицей вьщеления, снижающие жаропрочность. Величина зерна суперсплавов должна соответствовать 3 баллу стандартной шкалы. Более мелкое зерно снижает сопротивление ползучести, а более крупное— вредно сказывается на временном сопротивлении и пределе текучести.  [c.583]

При микроисследовании сварных соединений, выполненных контактной сваркой, оценивают наличие неметаллических включений по линии сплавления. Стыки считают годными, если при микроисследовании обнаружены неметаллические включения протяженностью меньше 8 % номинальной толщины стенки (но не более 0,8 мкм) или несколько неметаллических включений суммарной протяженностью 12 % номинальной толщины стенки (но не более 1,2 мм) при максимальном размере наибольшего включения не более 6% номинальной толщины стенки (но не более 0,6 мм). Максимально допустимая величина зерна в металле шва и в околошовной зоне не более второго балла стандартной шкалы.   [c.168]

На качество поверхности среза деталей существенное влияние оказывает неоднородность структуры штампуемого материала, величина зерна и твердость. При наличии крупных зерен цементита появляются местные сколы и трещины, выкрашиваются режущие кромки пуансона и матрицы. Штампуемый материал (полосы, ленты конструкционных и легированных сталей) должен иметь микроструктуру равномерно распределенного зернистого перлита. Дисперсность зерен цементита допускается в пределах 2—5 баллов шкалы 2 по ГОСТ 8233—56.  [c.150]

ДЛя эмалирования предусмотрены ограничения величины зерен феррита и содержания свободного цементита. Величина зерна феррита ограничена номерами 6—9 (по ГОСТу 5639—65) содержание свободного цементита допускается не выше 3-го балла (по шкале 1 ГОСТа 5640—68). Проверка качества и приемка листов-стали должна производиться в соответствии с ГОСТом 914—56 (тонколистовая сталь по ЧМТУ 1-568—68) и ГОСТом 1577—53 (толстолистовая сталь по ЧМТУ 1-109—67). По состоянию поверхности тонколистовая сталь. должна соответствовать требованиям отделки II группы по ГОСТу 914—56.  [c.98]

Эти особенности производства требуют весьма тщательного контроля труб, поступающих на эмалирование. На внутренней и наружной поверхностях труб не допускаются трещины, плены, раковины, рванины, закаты, глубокие вмятины и следы грубой зачистки дефектов, обнаруживаемые перископом с четырехкратным увеличением. Величина зерна феррита в металле не должна превышать балл 6 по ГОСТу 5639—65, содержание свободного цементита — балл 3 по ГОСТу 5640—68 (шкала 1). Эти требования предусмотрены в ЧМТУ 3-138—68. Трубы должны быть подвергнуты проверке  [c.296]

Для определения размера зерна сравнивают наблюдаемую микроструктуру при увеличении 100 раз со стандартными шкалами (рис. 29) или подсчитывают число зерен, приходящихся на единицу поверхности шлифа, или, наконец, вычисляют средний условный диаметр зерна или их количество в 1 мм металла. Расчеты этих параметров оценки величины зерна для стандартных номеров (баллов) приведены в табл. 3. Число зерен подсчитывают на матовом стекле микроскопа или по микрофотографии в пределах площади, ограниченной окружностью диаметром 79,8 мм.  [c.39]

По шкале балльности (см. рис. 29) определить балл зерна каждой стали и указать способы определения величины зерна.  [c.302]

Примечание. Правильность выбора температуры окончательного нагрева для отдельных плавок стали желательно проверять по величине зерна в закаленном виде, которое должно быть в пределах 10 — 11-го балла по шкале ГОСТ 5639—65. Для резцов и фасонного инструмента диаметром или толщиной более 70 мм допускается зерна Э-го балла.  [c.167]

По техническим условиям на величину зерна следует контролировать каждую трубу с двух сторон на продольных шлифах (по шкале ГОСТ 5639—51 для труб диаметром до 76 мм величина зерна не крупнее 5-го балла).  [c.205]

Наряду с понижением рабочей частоты для повышения чувствительности при контроле сварно-литых изделий приходится увеличивать поверхность пластин излучателя 5, повышать коэффициент усиления к приемного тракта дефектоскопа и увеличивать амплитуду выходного напряжения генератора. Общую чувствительность дефектоскопа этими мерами можно увеличить примерно в 10 раз по сравнению с прибором УЗД-7Н, обычно применяемым при контроле сварно-кованых изделий. Новый ультразвуковой дефектоскоп, названный УДЦ-11, обеспечивает выявление в сварно-литых соединениях дефектов размерами не менее 10 х Ю мм на глубине до 500 мм. При этом структура литого металла сварного соединения должна иметь величину зерна, соответствующую 6-му или более высокому баллу стандартной металлографической шкалы.  [c.79]

Температуру нагрева и время выдержки нужно тщательно контролировать, допустимое отклонение температуры от оптимальной 10 С. Нагрев под закалку контролируют по величине аустенитного зерна. Нагрев считается удовлетворительным, если величина зерна аустенита соответствует баллу 10—11 шкалы (ГОСТ 5639—65). Повышенная температура нагрева н излишнее время выдержки в печах окончательного нагрева под закалку приводят к образованию крупноигольчатого мартенсита и ледебурит-ной сетки. Мартенсит закалки должен быть скрытокристаллического или мелкоигольчатого строения. Укрупненная структура мартенсита для сложного инструмента (метчиков, шеверов, протяжек) не допускается. Инструмент с укрупненной или крупной структурой мартенсита может быть исправлен путем отжига и повторной закалки. Повторная закалка без промежуточного отжига приводит к образованию в структуре нафталинистого излома. Инструмент с ледебуритной сеткой исправлению не подлежит и его окончательно забраковывают. Нагрев инструмента под закалку рекомендуется вест.н в ваннах с расплавленными солями, в печах с восстановительной атмосферой или в вакууме.  [c.216]

Величину зерна определяют по ГОСТ 5639—82 сравнением микроструктуры стали при увеличении в 100 раз о эталонными шкалами, приведенными на рис. 98. Размер зерна оценивают баллами. Балл зерна прямо пропорционален числу зерен, помещающихся на 1 мм шлифа, и обратно пропорционален среднему диаметру зерна. Условно принято считать, что стали с зерном от первого до пятого балла относятся к крупнозернистым сталям, а с более высоким баллом зерна (№№ 6—15) — к мелкозернистым.  [c.148]

Для того чтобы сталь можно было подвергать холодной штамповке с глубокой вытяжкой, она должна обладать высокой пластичностью, а это возможно только в случае низкого содержания всех примесей, -в том числе и углерода, а также при мелкозернистой структуре стали. Согласно общепринятым стандартам (в СССР и за границей) величину зерна оценивают по десятибалльной шкале, где наиболее крупное зерно соответст-ет баллу 1, а наиболее мелкое — баллу 10. Наилучшие результаты при глубокой вытяжке в холодном состоянии получают в случае, если величина зерна в листовой стали соответствует баллу 6—7.  [c.189]

Примечания 1. Для фасонного инструмента диаметром или толщиной менее 5 мм подогрев при 500—600 С не обязателен. 2. Правильность выбора температуры окончательного нагрева для отдельных плавок стали необходимо проверять в закаленном виде по величине аустеннтного зерна, которое должно быть в пределах 10—11-го балла по шкале ГОСТ 5639 — 65. Для резцов и фасонного инструмента диаметром или толщиной более 70 мм допускаются зерна 9-го балла (отдельные).  [c.125]

Контроль величины зерна. Важным показателем качества по-ликристаллических материалов, в частности металлов, является структура, главным образом величина зерна, влияющая на прочностные характеристики. Величина зерна определена ГОСТ 5639—82 как средний диаметр зерна D. Ее оценивают в номерах шкалы — баллах. Нулевой номер соответствует D = 352 мм, № 14 — D = 2,7 мкм. Существуют также отрицательные номера, например, № —3 соответствует D — 1000 мкм.  [c.419]

Величина аустенитного зерна, выявленная тем или иным методом, определяется путём сравнения видимых под микроскопом при увеличении X 100 зёрен с эталоном шкалы А5ТМ (фиг. 20 и табл. 10). Для весьма мелкозернистой стали просмотр ведётся при большем увеличении подобрав соответствующий данному изображению балл шкалы, прибавляют к нему число единиц, показывающее, во сколько раз увеличено наблюдаемое зерно по сравнению со стандартным 100-кратным увеличением.  [c.150]

Длительная прочность и длительная пластичность стали Х18Н12Т в большой степени зависят от величины зерна. Оптимальными свойствами отличается сталь с зерном 3—7 баллов по стандартной шкале. Сталь с более крупным зерном отличается пониженной пластичностью, а сталь с более мелким зерном — пониженной длительной прочностью.  [c.246]

Х2МФСР производится по эталонам шкал, прилагаемых к ТУ 14-3-460-75. Величина зерна металла труб из стали 12Х18Н12Т должна находиться в пределах от 3 до 7 баллов по ГОСТ 5639-65.  [c.90]

Нормальная сталь имеет зерна величиной 5—6 баллов по шкале ASTM и отличается тем, что на границах зерен распавшегося аустенита нет больших скоплений и мартенситная структура стали более равномерна по всему полю шлифа [7].  [c.261]

Время предпочитается поставлять эту сталь с мелкозернистой структурой (балл 5—6 по шкале ASTM), хотя многие еще применяют сталь с большей величиной зерна.  [c.322]

Толщина цементованного слоя и микроструктура контролируются по свидетелям, изготовленными из прутковой стали 20Х2Н4А диаметром 55—60 мм одной и той же плавки для большой партии образцов (перед изготовлением производится обязательная проверка величины зерна, оно должно быть не крупнее балла 6 шкалы ГОСТ 5639— 5).  [c.603]

Трубы изготавливаются из расточенной и обточенной заготовки. Требования к поверхности труб аналогичны требованиям ГОСТ 9941-81, описанным ранее. Все готовые трубы должны проходить 100%-ный контроль ультразвуковой дефектоскопией. Трубы поставляются в аустенизированном состоянии с величиной зерна от 3 до 7 баллов включительно по шкале ГОСТ 5639-82. Механические свойства металла труб должны соответствовать требованиям табл. 3.52. Твердость по Бринеллю на металле труб с толщиной стенки не менее 5 мм. должна быть не более 1900 МПа.  [c.86]

Для достаточной пластичности стали нужно, чтобы величина зерна феррита находилась в пределах 6—8 баллов по ГОСТ 5639—51, а содержание структурно-свободного цементита не превышало 1 балла шкалы ГОСТ 5640—59. Лучшая штампуемость достигается при применении стали 08кп группы В Г, предназначенной для весьма глубокой вытяжки. Она обладает высокой пластичностью и хорошими механическими свойствами (предел прочности при растяжении 28—37 кГ мм ).  [c.108]

Действующие стандарты на сортовой прокат из конструкционных углеродистых сталей (ГОСТ 380—57, ГОСТ 1050—57) не предъявляют каких-либо специальных требований к структуре стали. Что касается тонколистовой конструкционной качественной стали, подвергающейся глубокой вытяжке, то ГОСТ 914—56 предъявляет к ее структуре особые требования в отношении величины зерна, полосчатости и выделений структурно свободного цементита. Оценка этих особенностей структуры производится по соответствующим многобалльным шкалам (шкалы приложены к ГОСТ 5640—51 на методику определения микроструктуры тонколистовой качественной стали). Для различных марок сталей и в зависимости от требуемой степени штампуемости установлены допустимые баллы.  [c.205]

Образцы с величиной зерна от 8 до 5 балла по шкале ГОСТ о639—51 подобрали из серийной продукции Никопольского южно-трубного завода, а образцы труб с более крупнозернистой структурой получили путем тер.мнческой обработки по различным режимам.  [c.208]

При значениях 0до , заключенных в скобки, выбор толщины стенки следует производить с учетом потери на окалинообразование. При t стенкй выше 540° С указанные в таблице значения для аустенит-ных сгалей применимы при величине зерна в пределах 3—7 баллов по шкале ГОСТ.  [c.47]

Для определения величины зерна существует стандартная восьыибалльная шкала, в основе которой лежит число зерен, видимых в поле микрошлифа при увеличении в 100 раз. Число зерен подсчитано по формуле п = 2 N — балл по зерну, ап — число зерен на  [c.106]

Величина зерна аустенита материала двух исследованных плавок соответствовала пятому (плавка 19040) и шестому (плавка 20124) баллам шкалы ГОСТа 5639-51. Макроисследованием центральных сечений двух различных по толщине крыльев и центрального массива крестовины установлено нормальное, без резко выраженной ликвации, содержание и распределение серы, достаточная плотность металла, за исключением тонких крыльев, где наблюдалась невооруженным глазом пористость. Значения механических свойств материала различных зон крестовин в литом (не термообработанном) состоянии приведены в табл. 4. В микроструктуре исходного литого мате-  [c.102]

Величина зерна и структура горячекатаной стали определяют структуру холоднокатаной. При слишком высокой температуре конца прокатки сталь становится крупнозернистой. пои слишком низкой наблюдается обратная картина. Отжиг холоднокатаной стали не измельчает зерно. Кроме того, при высокой температуре конца прокатки и смотки полосы в рулоны в структуре стали образуются крупные скопления цементита, которые после отжига образуют цепочки. Наличие в стали структурно свободного цементита отрицательно влияет на пластические свойства стали. Поэтому действующим ГОСТ 914—56 для листов из стали марок 05кп, 08кп, 08 (полуспокойная), Юкп и 10 допускается наличие структурно свободного цементита, определяемого по шкале № 1 ГОСТ 5640—51, лишь в пределах 0—3 баллов.  [c.904]

Под размером зерна принято понимать величину его среднего диаметра, выявляемого в поперечном сечении. Это определение условно, так как действительная форма зерна в металлах меняется в широких пределах — от нескольких микрометров до миллиметров. Размер зерна оценивается в баллах по специальной стандартизованной шкале и характеризуется числом зерен, нриходяпщхся на 1 мм поверхности шлифа при увеличении в 100 раз (рис. 1.14).  [c.14]


Как размер зерна металла влияет на операцию гибки

Во второй части этой серии гуру гибки Стив Бенсон описывает, как размер зерна материала влияет на операцию гибки. Getty Images

В прошлом месяце мы погрузились в заросли сорняков, чтобы понять, как зерна материала в листовом металле и листе образуются, а также от того, что определяет их размер и ориентацию. В этом месяце мы рассмотрим, как именно эти зерна влияют на формирование материала на листогибочном прессе.

Мы закончили дихотомией: крупнозернистые материалы более пластичны, мелкозернистые материалы более прочны и менее пластичны, и все же мелкозернистые материалы все же легче формировать на листогибочном прессе, чем некоторые крупнозернистые материалы. Фактически, формируется очень крупнозернистый материал, и вы обнаружите разрыв и апельсиновую корку на внешнем радиусе, особенно если вы делаете резкий изгиб. Что дает? Чтобы узнать, читайте дальше.

Краткий обзор

Сталь и другие металлы состоят из очень небольших групп молекул, и они расположены так, что обычно напоминают куб.Длина этих групп меньше одной десятой миллионной дюйма с каждой стороны. Хотя вы не сможете увидеть эти группы молекул, мы можем увидеть эффекты их присутствия. Эти группы молекул проявляются в виде кристаллов или кристаллических зерен неправильной формы.

Из-за чрезвычайно большого количества молекул, из которых состоит любой материал, эти кристаллические зерна становятся видимыми невооруженным глазом. Когда металл подвергался холодной прокатке или холодной обработке, кристаллы удлиняются и имеют преимущественное направление в направлении прокатки, создавая зерна, которые мы видим.

Размер и количество зерен в материале определяются скоростью затвердевания металла из жидкого состояния. Производство стали начинается с расплавленного металла, который затвердевает по мере охлаждения материала. По мере охлаждения происходит рекристаллизация, при которой более высокотемпературные, новые, свободные от деформации зерна зарождаются и растут внутри старых искаженных зерен и на границах зерен. При рекристаллизации механические свойства материала возвращаются к исходному, более слабому состоянию, становясь намного более пластичным.

Способность кристаллического материала пластически деформироваться зависит от его способности к дислокации; то есть способность зерен свободно перемещаться в материале. Границы зерен - области с избытком молекул, которые не являются частью какого-либо симметричного кристаллического образования - действуют как барьер для этой дислокации, где кристаллы не скользят легко друг по другу. Уменьшение размера зерна увеличивает количество границ (границ зерен), которые должны уступить место, прежде чем может произойти движение. Чем меньше размер зерна, тем прочнее материал.

Замедление движения зернистых дислокаций также укрепляет материал. И есть множество способов уменьшить движение вывиха. К ним относятся легирование и деформационное упрочнение.

Контроль размера зерна

Крупные зерна снижают прочность и ударную вязкость материала, и зерна могут расти по разным причинам. Например, если материал слишком долго остается при температуре рекристаллизации выше, размер зерен увеличивается по мере того, как происходит диффузия через границы зерен.

Размер зерна материала влияет на прочность материала, потому что, опять же, граница зерна действует как барьер для дислокации, что приводит к движению вдоль плоскости скольжения . Это потому, что соседние зерна имеют разную ориентацию (см. Рисунок 1 ). В материале с мелкими зернами расстояние, на которое частица может перемещаться по плоскости скольжения, меньше. Это уменьшенное перемещение между более мелкими зернами увеличивает прочность материала.

Направление зерна и линия изгиба

Лист или листовой материал является слабым звеном при формовании.Мы всегда должны учитывать как можно больше материальных переменных, прежде чем передавать проект в производство. И размер зерна - одна из основных переменных. В идеале, зернистость материала должна быть тщательно рассмотрена до завершения этапа проектирования и еще раз до выпуска заказа на поставку, то есть, если вы хотите уменьшить количество проблем, которые будут проявляться во время производства.

Рисунок 1
Граница зерен влияет на то, как частицы материала могут перемещаться вдоль плоскости скольжения, действуя как барьер для дислокации.

Если у вас есть трещины или апельсиновые корки на внешней поверхности изгибов, проблема может быть в ориентации зерен материала. На листогибочном прессе всегда рекомендуется располагать линии сгиба перпендикулярно направлению волокон материала. Конечно, это не всегда практично или возможно, особенно в деталях, имеющих несколько изгибов, как по направлению волокон, так и против них. Если сделать линии изгиба, перпендикулярные волокнам, нецелесообразно, попробуйте согнуть их по диагонали.

Отжиг и нормализация

Когда деформационно-упрочненный материал подвергается воздействию повышенных температур, упрочнение, возникающее в результате пластической деформации формования, может быть потеряно - плохая ситуация, если металлу требуется эта прочность для выдерживания некоторой нагрузки. Тем не менее упрочнение, вызванное деформационным упрочнением, не всегда желательно, особенно если вам требуется более высокая пластичность для выполнения нескольких изгибов. Термическая обработка может устранить эффекты деформационного упрочнения.

Независимо от размера зерна, производимого на мельнице, вы можете изменять размер зерна при изготовлении, даже после формования на тормозе.Кристаллы материала можно сделать более однородными с помощью процессов термической обработки, таких как отжиг и нормализация.

Нормализация - это процесс, в котором материал нагревается до точки чуть ниже точки рекристаллизации, а затем ему дают остыть на открытом воздухе. Отжиг осуществляется путем повторного нагрева материала до температуры чуть ниже точки рекристаллизации, но вместо охлаждения на воздухе его медленно доводят до комнатной температуры, не удаляя материал из печи.Из двух различных методов нормализация дает наилучшую зернистую структуру.

Во время термообработки происходят три события: восстановление, когда зерна немного восстанавливаются после холодной обработки; перекристаллизация, когда образуются новые зерна; и, наконец, рост зерен, когда более крупные зерна растут за счет более мелких. Как показано на рис. 2 , твердость и прочность падают во время рекристаллизации, а по мере роста зерен - пластичность материала.

Деформационно-упрочненный материал, выдержанный при повышенной температуре, может уменьшить внутреннюю энергию деформации.Молекулы не находятся в фиксированных местах и ​​могут перемещаться, когда поступает достаточно энергии, чтобы разорвать связи, удерживающие их на месте. Повышение температуры быстро увеличивает степень диффузии. Это позволяет молекулам, находящимся в чрезвычайно напряженных местах, перемещаться в менее напряженные области.

Это фаза восстановления, которая позволяет отрегулировать напряжение в крошечных масштабах. Он изменяет плотность дислокаций и перемещает местоположения в более низкое энергетическое состояние, уменьшая внутреннее остаточное напряжение в заготовке.

Определение размера зерна

ASTM International указывает числа размера зерна, которые можно использовать для определения количества зерен на квадратный дюйм при 100-кратном увеличении (см. Рисунок 3 ). Чем выше значение размера зерна, тем меньше средний размер зерна. У стали HSLA часто есть размер зерна от 10 до 12. Традиционные низкопрочные формовочные стали имеют размер зерна около 6 или 7. Размер зерна 5 и ниже может иметь визуальные поверхностные проблемы, такие как трещины, разрывы и оранжевый цвет. пилинги.

Помните, что границы зерен прочнее, чем их внутренняя часть. Когда сталь растягивается до больших уровней деформации, границы зерен сопротивляются деформации и позволяют сердцевине зерна деформироваться. Очевидно, что это неприемлемо для отделки класса A, поэтому рекомендуется указывать размер зерна 6 или выше.

Ниже 1 ASTM указывает размер зерна 0 и 00, оба из которых имеют менее 1 зерна на квадратный дюйм при 100-кратном увеличении. Иногда отжиг может привести к увеличению зерен материала до 00 или даже больше.Любые изгибы этого материала будут подвержены разрывам или трещинам на внешней стороне радиуса изгиба. Внешняя поверхность может напоминать апельсиновую корку или иметь небольшие точки. Если вы столкнулись с одной из этих проблем, причиной является размер зерна, а также слишком маленький внутренний радиус изгиба. Чем глубже вы погружаетесь в область резких изгибов, тем хуже становится эффект.

Рисунок 2
Восстановление, рекристаллизация и рост зерна связаны с размером зерна, твердостью, пластичностью и остаточным напряжением в материале.

Пластичность, размер зерна и формуемость

Механические свойства листа или пластины изменяются с уменьшением размера зерна. По сравнению с мелкозернистыми материалами, крупнозернистые материалы не такие твердые, имеют более низкий предел текучести и более пластичны. Пластичный материал формируется лучше, с меньшим растрескиванием, разрывом или апельсиновой коркой. Хотя, как описано ранее, чрезмерно крупные зерна тоже могут создавать проблемы.

Более мелкий размер зерна означает больше границ зерен, а больше границ зерен означает большее сопротивление дислокации.Это измеренная способность материала противостоять серьезной пластической деформации, что делает материал менее пластичным.

Но подождите, как может материал с более мелким размером зерна быть менее пластичным и в то же время выдерживать большую пластическую деформацию без разрушения? По большей части все сводится к вероятности. Чем выше количество зерен, тем больше вероятность того, что некоторые из них будут ориентированы таким образом, что деформации будут приложены к плоскостям скольжения. Чем больше у вас зерен, тем больше плоскостей скольжения ориентировано в одном направлении, и, следовательно, будет больше деформаций без сбоев, таких как растрескивание, раскалывание или отслоение апельсина.(В качестве примечания, это суть анизотропии и изотропии; для получения дополнительной информации посетите thefabricator.com и выполните поиск по запросу «Зернистость материала для работы листогибочного пресса».)

Конечно, это не так просто, как вероятность один; играют роль другие факторы. Если зерно или кристаллы достаточно малы, движение дислокаций перестает быть основной модой пластической деформации. В игру вступают и другие компоненты пластического поведения, включая скольжение по границам зерен, , при котором зерна перемещаются друг относительно друга.Скольжение границ зерен может происходить в более крупнозернистом материале, но в ограниченном объеме. Напряжение течения или напряжение, необходимое для поддержания пластической деформации при заданном уровне деформации, также играет важную роль.

Другой движущей силой пластического поведения является локализация сдвига . Если материал предрасположен к локализации сдвига, границы зерен упрочняются. Ориентация зерен может подавить скольжение по границам зерен, позволяя более пластичному металлу легче деформироваться.Опять же, это функция анизотропии и изотропии, которая имеет большое значение для человека, работающего с листогибочным прессом.

Более мелкий размер зерна означает большую плотность границ зерен, что по-разному влияет на пластичность материала. Границы зерен известны своей дислокационной фиксацией, что снижает пластичность. Более мелкие зерна также означают, что границ зерен больше. Чем больше количество границ зерен, тем большая нагрузка требуется для изгиба металла. Это происходит потому, что энергия, необходимая для движения на границах, больше, чем у самого зерна.

В то же время известно, что более тонкая граница зерен повышает пластичность. Когда плотность границ зерен увеличивается, эти дислокации закрепляются и равномерно распределяются в материале.

Размер зерна и пружина

Пружинность также изменяется в зависимости от размера зерна. В ранее опубликованных исследованиях более крупнозернистый материал требовал минимальной компенсации упругого возврата, если вообще требовал компенсации, в то время как мелкозернистые материалы демонстрировали большое количество упругого возврата, которое необходимо было компенсировать, будь то с помощью мониторинга угла в реальном времени или посредством процесса выбора инструмента.

Ценность хорошего материала

Все это новое понимание кристаллизации, зернистости и направления волокон сводится к следующему: приобретая более качественный материал, вы можете сэкономить большое количество часов производственного времени и затрат.

Конечно, хотя некоторые клиенты не разрешают вам обновлять материал по механическим и конструктивным причинам, большинство не будет жаловаться, особенно если вы не взимаете с них плату за обновление. Правда, ваши затраты на материалы немного увеличатся, но вы компенсируете это и многое другое только за счет экономии рабочей силы.

Рисунок 3
ASTM International определяет размер зерен на основе среднего количества зерен, которое имеет материал на определенной площади.

В качестве бонуса вы улучшите качество продукции, что повысит моральный дух в магазинах, сделает клиентов более счастливыми и может привести к увеличению клиентской базы, даже если это будет молва. Зачем? Потому что все любят хорошее качество по разумной цене.

Стив Бенсон - член и бывший председатель Совета по технологиям высокоточного листового металла Международной ассоциации производителей и производителей.Он является президентом ASMA LLC, [email protected] Бенсон также реализует Программу сертификации листогибочных прессов FMA, которая проводится по всей стране. Для получения дополнительной информации посетите fmanet.org/training или позвоните по телефону 888-394-4362. Последняя книга автора «Основы изгиба» теперь доступна в книжном магазине FMA по адресу fmanet.org/store.

.

Анализ размера зерна в металлах и сплавах

Задний план

В металлографической лаборатории анализ зерен в образцах металлов и сплавов, таких как алюминий или сталь, важен для контроля качества. Большинство металлов имеют кристаллическую природу и содержат внутренние границы, обычно известные как «границы зерен». При обработке металла или сплава атомы в каждом растущем зерне выстраиваются в определенном порядке, в зависимости от кристаллической структуры образца. По мере роста каждое зерно в конечном итоге будет влиять на другие и образовывать границу раздела, где ориентация атомов различается.Установлено, что механические свойства образца улучшаются с уменьшением размера зерна. Следовательно, для получения желаемого размера зерна необходимо тщательно контролировать состав сплава и обработку.

После металлографической подготовки образца зерна в определенном сплаве часто анализируются с помощью микроскопии, где размер и распределение этих зерен может продемонстрировать целостность и качество образца.

Например, поскольку на кону может быть человеческая жизнь, производители автомобилей изучают размер и распределение зерен в конкретном сплаве, чтобы определить, выдержит ли недавно разработанный автомобильный компонент в экстремальных условиях.Производители компонентов для авиакосмической промышленности должны уделять особое внимание характеристикам зерна алюминиевых компонентов, используемых в шасси коммерческих самолетов. Помимо анализа тенденций в отношении размера зерна и распределения, от инспекторов могут потребоваться строгие процедуры внутреннего контроля качества для тщательного документирования результатов и их архивирования для дальнейшего использования.


Изображение зерен в стали при увеличении 100 ×

Вызов

Несмотря на то, что существует множество международных стандартов, ASTM E112 является доминирующим стандартом, в соответствии с которым анализируются зерна в Северной и Южной Америке.Лаборатории контроля качества использовали и продолжают использовать метод сравнения таблиц ASTM для анализа зерна. С помощью этого метода операторы производят визуальную оценку размера зерна, сравнивая живое изображение под оптическим микроскопом с микрофотографией, часто размещаемой на стене рядом с микроскопом.

Или, вместо того, чтобы сравнивать с плакатом микрофотографии, оператор вставляет сетку окуляра, содержащую изображения шаблонов заранее определенного размера зерна, непосредственно в оптический путь микроскопа.Таким образом, сравнение выполняется непосредственно в микроскопе, где оператор может одновременно видеть как исследуемый образец, так и «золотое» изображение.

Поскольку размер зерна оценивается оператором, эти методы могут давать неточные и неповторимые результаты, часто не воспроизводимые разными операторами. Кроме того, технические специалисты по контролю качества должны вручную вводить свои результаты в компьютерную электронную таблицу или отчет, что дает дополнительную возможность для ошибок.

Как металлургическая лаборатория контроля качества может реализовать полностью автоматизированное решение для анализа зерна под ключ, помогающее устранить потенциальные неточности и субъективность, вызванные человеческим фактором, при соблюдении ASTM E112 или других международных стандартов? Кроме того, как можно автоматически архивировать данные и автоматически создавать отчеты, экономя драгоценное время и снижая затраты?


Пример сетки окуляра микроскопа, используемой для сравнения зернистости с живым изображением

Решение

Войдите в современную лабораторию цифрового металлургического контроля качества (QC).Благодаря достижениям в области программного обеспечения для материаловедческой микроскопии операторы могут использовать анализ изображений для анализа зерен в соответствии с ASTM E112, а также широким спектром международных стандартов.

Одно популярное цифровое решение, в котором это достигается, известно как метод «перехвата». Здесь узор (круги, крестики и круги, линии и т. Д.) Накладывается на цифровое изображение (живое или захваченное). Каждый раз, когда наложенный узор пересекает границу зерна, на изображении рисуется и записывается пересечение (см. Пример маркировки на изображении справа).Принимая во внимание калибровку системы, программное обеспечение для анализа изображений автоматически вычисляет ASTM G, или размер зерна, количество и среднюю длину пересечения в зависимости от количества пересечений и длины шаблона.



Анализ зерна методом пересечения

Другой популярный метод расчета размера зерна в цифровой металлургической лаборатории известен как «контурный» метод.В отличие от метода перехвата, планиметрический метод определяет размер зерна на изображении (живом или захваченном) путем вычисления количества зерен на единицу площади.



Анализ зерна планиметрическим методом

Поскольку результаты рассчитываются внутри программного обеспечения для анализа изображений, предположения, связанные с человеческим фактором, устраняются. Во многих случаях улучшается общая точность и повторяемость, а также воспроизводимость.Кроме того, программное обеспечение для анализа изображений некоторых микроскопов, предназначенное для металлургии, может быть настроено на автоматическое архивирование результатов зерна в электронную таблицу или дополнительную интегрированную базу данных.

Отчеты, содержащие соответствующие данные анализа и связанные изображения, также могут быть созданы одним нажатием кнопки, и все это требует минимального обучения.



Результаты анализа ASTM E112

Конфигурация

Типичная конфигурация оборудования для анализа зерен с помощью цифрового анализа изображений состоит из следующих компонентов:

Инвертированный металлургический микроскоп:

Инвертированный микроскоп обычно предпочтительнее вертикальной модели, потому что плоский полированный образец ровно лежит на механическом предметном столике, обеспечивая постоянную фокусировку при маневрировании пользователем предметного столика.

Программное обеспечение для анализа изображений по материалам науки:

Программное обеспечение для анализа изображений, предназначенное для материаловедческих микроскопов, часто предлагает дополнительные дополнительные модули, позволяющие пользователям анализировать зерна в соответствии с ASTM E112, а также различными международными стандартами. При покупке пользователь должен определить, какой метод измерения больше подходит: метод перехвата или контурный.


Типовая конфигурация оборудования: инвертированный металлургический микроскоп, объектив с 10-кратным увеличением и камера микроскопа высокого разрешения

10 × Металлургический объектив объектива:

Это необходимое увеличение объектива для анализа зерна.

Цифровая камера для микроскопа с ПЗС- или КМОП-матрицами высокого разрешения:

Рассматривая цифровую камеру для анализа зернистости, вы должны отдавать приоритет цифровому разрешению над размером пикселя или результирующей плотностью пикселей. Чтобы обеспечить наличие достаточного количества пикселей для выборки и цифрового восстановления мельчайших деталей, многие микроскописты следуют «теореме Найквиста», которая гласит, что для выборки мельчайших деталей или оптического разрешения требуется от 2 до 3 пикселей. Учитывая, что анализ зернистости выполняется с помощью 10-кратного объектива (в сочетании с 10-кратным окуляром = равно общему увеличению 100-кратного), оптическое разрешение типичного объектива среднего класса будет примерно 1.1 мкм. Это означает, что фактический размер откалиброванного пикселя должен быть меньше 366 нм (обеспечивая требуемые 3 пикселя на наименьший различимый элемент). Например, пятимегапиксельная камера с размером пикселя 3,45 мкм дает калиброванный размер пикселя 345 нм (деление фактического размера пикселя на объектив объектива 10 × с использованием адаптера камеры 1 ×). Разделив разрешение линзы (1,1 мкм) на размер калиброванного пикселя (345 нм), получим 3,2. В этом примере присутствуют 3,2 пикселя для выборки наименьшего различимого признака, отвечающего критериям Найквиста от 2 до 3 пикселей на различимый признак.Хотя это может показаться запутанным, общее практическое правило заключается в том, что для анализа зерна рекомендуются наиболее распространенные камеры микроскопов для материаловедческой микроскопии с разрешением 3 мегапикселя или выше (с учетом размера пикселя наиболее распространенных датчиков CCD и CMOS).

Поскольку анализ размера зерна может надежно выполняться в режиме градаций серого (где установка пороговых параметров проще, чем в цветном режиме), выбранная камера должна иметь опцию режима градаций серого. Кроме того, выбор камеры, которая может обеспечить высокую частоту обновления в режиме реального времени, окажется полезным при фокусировке или позиционировании образца.

Рекомендуется кодированная ручная или моторизованная револьверная головка револьверного объектива. Выбранное программное обеспечение для анализа изображений должно быть способно автоматически считывать увеличение линзы объектива в любое время. Это обеспечивает высочайший уровень точности измерения, поскольку автоматическое распознавание помогает исключить риск ручного ввода неправильного увеличения объектива в программное обеспечение.

Требуется ручной или моторизованный столик XY-сканирования для манипулирования образцом и позиционирования интересующей области для наблюдения и анализа.

Выбранный вами ПК должен соответствовать минимальным системным требованиям камеры и программного обеспечения для анализа изображений. Также требуется монитор с высоким разрешением.

Процедура

  1. Выберите линзу объектива с 10-кратным увеличением и затем, в условиях отраженного света и светлого поля, перемещайте образец на предметном столике XY для просмотра интересующей области.
  2. Захватите цифровое изображение с помощью программного обеспечения для анализа изображений. Примечание. Если используемая вами программная платформа предлагает возможность анализа изображения в реальном времени, вы можете вместо этого наблюдать изображение в реальном времени.
  3. В программном обеспечении для анализа зернистости примените необходимые фильтры, чтобы обеспечить точное отображение пересечений на изображении. Во многих программных пакетах эта возможность предоставляется в интерактивном режиме, так что оператор может просматривать влияние фильтра на результирующие перехваты.
  4. Программа анализирует изображение в соответствии с выбранным стандартом. Полученные данные записываются непосредственно в электронную таблицу в программе анализа изображений.
  5. Анализ зерен нередко выполняется по 5 случайным полям.Если да, повторите шаги с 1 по 4 пять раз подряд.
  6. На основе предварительно определенного шаблона пользователя автоматически создается отчет, включающий результаты анализа, поддерживающие изображения зерна и соответствующие данные.

Резюме

В отличие от ручных методов, когда операторы производят визуальную оценку размера зерна или числа G на глаз, современное программное обеспечение для анализа изображений, предназначенное для микроскопов, позволяет точно и многократно рассчитывать размер зерна, поскольку вмешательство человека сводится к минимуму.Многие программные пакеты разработаны в соответствии с ASTM E112 и широким спектром международных стандартов, и их можно реализовать с минимальными усилиями. Выходя за рамки анализа, многие программы предлагают возможность автоматически создавать отчеты на основе данных анализа и даже доходят до интегрированной базы данных для архивирования и быстрого и легкого поиска изображений и связанных данных. При рассмотрении готового решения для автоматического анализа зерна крайне важно работать напрямую с опытным производителем микроскопов, специализирующихся в области материаловедения, поскольку они могут помочь вам на каждом этапе этого процесса, от выбора оборудования до развертывания.

Ссылки
Кармо Пеллициари, доктор технических наук, консультант по металлургии
Американское общество испытаний и материалов (ASTM) E112-13 Стандарт
ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700,
West Conshohocken, PA, 19428-2959 USA
«Комитет E-4 и измерения размера зерна: 75 лет прогресса».
Новости стандартизации ASTM, май 1991 г., Джордж Вандер Воорт

.

Что такое металлография? - Кемет

Металлография - это исследование микроструктуры материалов. Анализ микроструктуры материалов помогает нам определить, правильно ли был обработан материал, и, следовательно, является критическим шагом для определения надежности продукта и определения причины отказа материала. Основные шаги для правильной подготовки металлографических образцов включают:

Микроструктуры

Металлографическое исследование многое нам говорит об идентичности, составе и термомеханической истории металла или сплава.Опытный металлограф сможет собрать информацию обо всех этих аспектах, наблюдая микроструктуры при подходящем увеличении и используя подходящие реагенты для травления.

При изучении микроструктуры будет удобно классифицировать наблюдения по цвету, размеру и форме зерна, форме второй фазы, размеру и распределению (включая пористость) и эффектам сегрегации.

Цвет - В нетравленом состоянии это полезный индикатор для сплавов на основе меди.Чистая медь имеет розово-красный цвет с переходом в желтый оттенок по мере того, как содержание цинка в латуни увеличивается до 40%. Фосфорная бронза при травлении приобретает опалесценцию или переливчатость.

Форма зерна - Удлиненные столбчатые зерна, врастающие со стороны формы, указывают на медленно охлаждающуюся структуру литья. Иногда на поверхности виден слой крошечных кристаллов холода. Зерна правильной и однородной формы называются многогранными или равноосными, а размер зерна может быть грубым (> 1 мм и видимым невооруженным глазом) или мелким (10 м - 1 мм).Размер зерна указывает на скорость охлаждения литого металла или температуру отжига для холоднодеформированного и рекристаллизованного металла. Некоторые металлы с ГЦК-решеткой, такие как латунь, имеют двойники отжига. Это полосы материала поперек зерна, в которых две части ориентированы симметрично относительно оси как зеркальное отображение друг друга. В деформированных металлах зерна вытянуты в направлении обработки и могут иметь полосы деформации при травлении как прямое свидетельство деформации.

Сегрегация - Дифференциальное травление первичных зерен указывает на наличие корки или неоднородность растворенного вещества.Литые сплавы с широким диапазоном плавления показывают корку, которая часто обнаруживает дендритную или еловую структуру первоначально затвердевающей фазы. Дендритный скелет имеет ветви или рукава, внутри которых может быть междендритная пористость или губчатость. В некоторых сплавах может присутствовать сферическое ядро.

Вторая фаза - Обычно представляет собой дуплексную структуру, в которой имеется тесная смесь первичных или вторичных фаз, образованная в результате эвтектической реакции, эвтектоидной реакции, отделения от насыщенного твердого раствора при непрерывном охлаждении или изотермической обработки старением. .Эвтектические структуры обладают разнообразной морфологией, включая пластинчатую (или пластинчатую), игольчатую (игольчатую) и стержневидную. В некоторых системах эвтектической или эвтектоидной структуре дается специальное название, например перлит в сталях (который появляется в виде колоний) и эвтектика китайским шрифтом в сплавах Al-Si. Когда рост первичной фазы прерывается замещающей эвтектической или перитектической реакцией, морфология роста или первичная фаза раскрывается и сохраняется в микроструктуре. Внешний вид может варьироваться от дендритной структуры (фасетированной или нефасеточной), как в люминофорных бронзах, в которых наблюдаются глобулярные формы, до совершенных кубоидов, как в сплавах, содержащих свинец-сурьму.Осадки из первичной фазы часто имеют форму пластинок с длинными кристаллографическими направлениями, которые, в частности, в α-β-латуни называют структурой Видманштеттена.

Включения - Этот термин обычно зарезервирован для дисперсной второй фазы, которая не образуется в результате реакции осаждения. Они не растворяются при горячей обработке и выравниваются в стрингерах параллельно рабочему направлению (например, сульфиды марганца в стали или CuO в твердой пековой меди), в крайних случаях вызывая расслоение, как и включения шлака в кованом железе.

Пористость - В микроструктуре отливки могут появиться пустоты. Это может быть центральная полость из-за первичной или вторичной трубы. Газ чаще встречается в виде раковин, отверстий или пустот (синонимы), которые закрываются во время работы.

Особые термины - Они относятся к морфологии графита в чугунах: чешуйчатый, червеобразный (червеобразный) или шаровидный (сферический). Материал второй фазы также может быть описан как волокнистый (α-β-латунь) или розетка (обогащенная железом фаза в марганцевой бронзе).

.

видов зерна | Совет по питанию зерновых и бобовых

Зерна, обычно называемые «злаками» или «злаками», представляют собой съедобные семена определенных трав, принадлежащих к семейству Poaceae (также известных как Gramineae). Пшеница, овес и рис - это зерна, которые чаще всего едят в Австралии, при этом другие виды зерна, такие как рожь, ячмень, кукуруза, тритикале, просо и сорго, вносят меньший вклад. Некоторые виды пшеницы, такие как полба, фрике, эммер и эйкорн, также становятся все более популярными.

Настоящие злаки
В настоящих злаках содержится ряд различных типов зерен ботанического семейства Poaceae, включая пшеницу, овес, рис, кукурузу (кукурузу), ячмень, сорго, рожь и просо.В этих группах также есть такие разновидности, как фарро, фрике, эммер и полба, которые представляют собой все виды пшеницы, а также новые зерна, такие как тритикале, представляющий собой смесь пшеницы и ржи.

Зерна псевдозерновых
Группа «псевдозерновых» не является частью ботанического семейства Poaceae, к которому относятся «настоящие» зерна, однако они питательны и используются аналогично «истинным» зернам. Многие из них, такие как амарант, гречиха и киноа (произносится как «кин-вау»), на самом деле не являются зерном, а являются семенами ряда различных видов растений, не относящихся к семейству Poaceae.По сути, они не являются по определению «настоящими» зернами, но считаются «псевдозлаками», поскольку их общий питательный состав аналогичен, и они готовятся и используются аналогично «настоящим» зернам. Псевдо-злаки все чаще используются в производстве нишевого хлеба, лепешек, хрустящих хлебцев, макарон, хлопьев для завтрака и закусок, а также сами по себе в качестве альтернативы рису, макаронам и кус-кус.

.

Смотрите также