3.6. Метод измерения длин хорд

3.6.1. Метод основан на измерении линейных размеров отрезков - хорд, отсекаемых в зернах прямыми линиями, и применяется для определения величины зерна в разнозернистой структуре.

3.6.2. Измерения длин хорд проводят:

непосредственно под микроскопом при помощи окуляра с линейкой (метод подвижного шлифа) по одной или нескольким линиям в произвольном направлении на шлифе;

на микрофотографии, при этом соблюдают условия п. 3.5.2.

Измерения проводят не менее чем в пяти наиболее типичных полях зрения, при этом в каждом поле зрения проводят не менее трех прямых в произвольном направлении.

Общее количество измерений зависит от однородности величины зерна, требуемой точности и достоверности результатов.

Так, например, при принятой достоверности 90% и ошибке 10% общее количество пересеченных зерен должно быть не менее 250, при достоверности 90% и ошибке 5% - не менее 1000.

3.6.3. Значения длин хорд относят к определенной размерной группе. Рекомендуется величину линейных размеров в группах представлять в виде геометрического ряда с коэффициентом 1,45. В этом случае размерные группы соответствуют размерам зерен - номерам (G) по среднему условному диаметру.

Подсчитывают количество длин хорд каждого размера по всем линиям.

Определяют относительную долю зерен в процентах с определенной длиной хорды по формуле

где l - длина хорды, мм;

n - количество зерен с длиной хорды l;

- общая длина хорд, мм.

В соответствии с законами математической статистики могут быть также подсчитаны следующие параметры: средний условный диаметр (средний размер хорды ), среднеквадратическое отклонение от среднего (S), коэффициент вариации ( ) и др. При этом средний условный диаметр не является характеристикой разнозернистой структуры (см. п. 3.3.6).

Пример определения величины зерна в разнозернистой структуре приведен в приложении 5.

3.7. Для определения величины зерна готовых изделий применяется ультразвуковой метод. Сущность метода, способ подготовки эталонных образцов, оборудование и методика контроля приведены в приложении 6.

3.8. Результаты выявления и определения величины зерна записывают в протокол, форма которого приведена в приложении 7.

Реактивы для выявления границ зерен в сталях и сплавах методом травления

Состав реактива	Область применения	Способ травления
Насыщенный при комнатной температуре раствор пикриновой кислоты с добавками 1%-5% поверхностно-активных веществ типа "синтонол", шампунь "Лада" и др.	Универсальный	Химическое травление
100 насыщенного водного раствора пикриновой кислоты, 6 капель соляной кислоты (конц.) или 3 капли азотной кислоты (конц.), 2 ПАВ (раствор отфильтровать)	Универсальный	Химическое травление
100 насыщенного водного раствора пикриновой кислоты, 0,6 г хлористой меди, 0,1% ПАВ	Универсальный	Химическое травление
100 насыщенного водного раствора пикриновой кислоты, 1,6 г хлористой меди, 0,5% ПАВ	Универсальный	Химическое травление
1-5 азотной кислоты, до 100 этилового спирта	Углеродистые стали	Химическое травление
2-5 г пикриновой кислоты, 100 этилового спирта	Углеродистые стали	Химическое травление
5 г пикриновой кислоты, 100 этилового спирта, 0,5% ПАВ	Углеродистые стали	Химическое травление
2 г пикриновой кислоты, 2-4 азотной кислоты, до 100 этилового спирта	Углеродистые стали	Химическое травление
0,005%-0,01% поваренной соли, 5%-8% синтола, 2%-4% сульфоамидопарафина, остальное - насыщенный водный раствор пикриновой кислоты	Низко-, средне- и высокоуглеродистые стали	Химическое травление
10-15 азотной кислоты, до 100 этилового спирта	Высоколегированные, мартенситные и быстрорежущие стали	Химическое травление от нескольких секунд до 10-30 мин
20 соляной кислоты, 1 г хлористой меди, 65 этилового спирта, 15 дистиллированной воды	Быстрорежущие и высоколегированные стали	Химическое травление - 2-10 мин
1,5 соляной кислоты, 1 г хлорного железа, 100 этилового спирта	Углеродистые, низколегированные и быстрорежущие стали	Химическое травление
50 соляной кислоты, 25 серной кислоты, 10 г сернокислой меди, 50 воды	Стали аустенитного и мартенсито-аустенитного класса	Химическое травление. Смачивание поверхности шлифа ватным тампоном
10 соляной кислоты, 3 азотной кислоты, 87  метилового спирта	Аустенитные, мартенситные и мартенсито-ферритные и быстрорежущие стали, сплавы на никелевой основе	Электролитическое травление: = 10 сV = 5-12 ВХимическое травление - 2-10 мин
10 г щавелевой кислоты, 90 воды	Мартенситные и нержавеющие стали	Электролитическое травление:Q = 0,4-0,8 до 1,5
		= 0,5-1 мин
		t = 20°C
Концентрированная азотная кислота	Нержавеющие стали	Электролитическое травление:
		V = 20 В при обратной полярности
15 г сернокислого железа, 85 воды	Мартенситные стали	Q = 0,6-0,7
		= 2 мин
		t = 20°C
3 г хлористого железа, 10 соляной кислоты, 90 этилового спирта	Аустенитные стали	Химическое травление
60-90 азотной кислоты, 40-10 воды	Аустенитные стали	Электролитическое травление:
		= 15-30 с
		V = 20-30 В
20 г медного купороса, 100 соляной кислоты, 100 этилового спирта или воды (раствор Марбле)	Сплавы на никелевой и железо-никелевой основе	Химическое травление, электролитическое травление:
		=10-15 с
		V = 12-15 В

Шкалы для определения величины зерна

3200 × 2091 пикс.     Открыть в новом окне

2163 × 2048 пикс.     Открыть в новом окне

2342 × 2048 пикс.     Открыть в новом окне

2583 × 2048 пикс.     Открыть в новом окне

Пример подсчета количества зерен на единицу поверхности шлифа и расчета средней площади и среднего диаметра зерна

На чертеже приведен один из трех наиболее характерных участков шлифа при увеличении .

630 × 602 пикс.     Открыть в новом окне

Диаметр окружности 79,8 мм.

Площадь на шлифе 0,5  .

Запись результатов подсчета количества зерен в трех наиболее характерных участках шлифа при увеличении .

┌───────┬─────────────────────┬───────────────────────┬───────────────────┬───────────────┬──────────────────────┐
│ Номер │  Количество зерен   │Общее количество зерен │Количество зерен на│Средняя площадь│  Средний диаметр     │
│ поля  ├──────────┬──────────┤  на площади 0,5 мм2   │      1 мм2 m      │  зерна а, мм2 │      d_m, мм         │
│зрения │  внутри  │пересечен-│         n_100         │                   │               │                      │
│       │окружности│   ных    │                       │                   │               │                      │
│       │   n_1    │окружнос- │                       │                   │               │                      │
│       │          │ тью n_2  │                       │                   │               │                      │
├───────┼──────────┼──────────┼───────────────────────┼───────────────────┼───────────────┼──────────────────────┤
│   1   │    84    │    31    │       31              │  2 х 99,5 = 199   │  1            │    1                 │
│       │          │          │ 84 + ──── = 99,5      │                   │───── = 0,0050 │───────────── = 0,071 │
│       │          │          │       2               │                   │ 199           │кв.корень(199)        │
│       │          │          │                       │                   │               │                      │
│       │          │          │       31              │                   │  1            │    1                 │
│   2   │    86    │    32    │ 86 + ──── = 102       │  2 х 102 = 204    │───── = 0,0049 │───────────── = 0,069 │
│       |          |          |       2               |                   | 204           |кв.корень(204)        │
│       │          │          │                       │                   │               │                      │
│       │          │          │       31              │                   │  1            │    1                 │
│   3   │    79    │    31    │ 79 + ──── = 94,5      │  2 х 94,5 = 189   │───── = 0,005  │───────────── = 0,073 │
│       │          │          │       2               │                   │ 19            │кв.корень(189)        │
│       │          │          │                       │                   │               │                      │
│       │          │          │                       ├───────────────────┼───────────────┼──────────────────────┤
│       │          │          │                       │      m = 197      │   а = 0,0051  │    d  = 0,071        │
│       │          │          │                       │                   │               │     m                │
└───────┴──────────┴──────────┴───────────────────────┴───────────────────┴───────────────┴──────────────────────┘

Примеры подсчета пересечений зерен

Расчет среднего условного диаметра (равноосные зерна) представлен в виде табл. 1.

562 × 487 пикс.     Открыть в новом окне

┌──────────────┬───────────────┬────────────────────────────────────────────┬─────────┬────────────────┬─────────┐
│  Количество  │  Общая длина  │ Число пересечений в каждом поле зрения на  │  Общее  │Средний условный│  Номер  │
│ полей зрения │ отрезков при  │                двух прямых                 │  число  │диаметр d_L, мм │зерна по │
│              │  l = 0,6 мм   ├────────┬────────┬────────┬────────┬────────┤пересече-│                │ шкале G │
│              │               │   1    │   2    │   3    │   4    │   5    │   ний   │                │         │
├──────────────┼───────────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼────────┼─────────┼────────────────┼─────────┤
│      5       │ 5 х 2 х 0,6 = │   35   │   37   │   39   │   37   │   41   │   188   │  6,0           │         │
│              │      6,0      │        │        │        │        │        │         │ ───── = 0,0319 │    7    │
│              │               │        │        │        │        │        │         │  188           │         │
└──────────────┴───────────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴────────┴─────────┴────────────────┴─────────┘

Расчет количества зерен в 1  шлифа (неравноосные зерна)

На чертеже представлена схема проведения прямых линий по трем направлениям на двух шлифах. Запись результатов подсчета числа пересечений зерен в пяти наиболее характерных участках шлифа при увеличении (длина линий 50 мм, что соответствует длине на шлифе 0,5 мм) приведена в табл. 2.

Номер поля зрения	Число пересечений границ на 1 мм				Количество зерен в 1		Номер зерна G
1	16	30	24	8064		-
2	14	28	22	6036,8		-
3	16	30	22	7392		-
4	14	26	20	5096		-
5	16	32	24	8601,6		-
Среднее из 5	15,2	29,2	22,4	6959,41		5

Примечание. Если подсчет ведется при увеличении, отличающемся от , то длину отрезков делят на применяемое увеличение, остальной расчет ведется, как и при увеличении .