金属晶粒度测定方法标准GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》，修改采用ASTM E112-1996《测定平均晶粒度试验方法》，代替了原YB/T 5148-1993《金属平均晶粒度测定法》，原来为正文的奥氏体晶粒度的形成部分，现在作为附录编写，即标准中附录C铁素体钢与奥氏体钢晶粒度形成及显示。晶粒度对金属材料力学性能和工艺性能的影响较大，在较长的一段时间内，许多研究者从晶粒度的测定方法、特殊钢种晶粒度的显示方法、显示晶粒度的特殊侵蚀剂及计算机软件自动评级等方面进行了研究，[1-10]但对通过加热来检测实际晶粒度的方法是否合理均未进行过研究，本文从理论和实际两方面对通过加热检测晶粒度存在的问题进行剖析，将标准中通过加热法检测晶粒度和直接腐蚀检测晶粒度的方法分开，并使用“标准晶粒度”的概念，使晶粒度检测结果的意义更加准确，明晰。

1. GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》试样处理的理论依据

晶粒度是表示晶粒大小的尺度，奥氏体晶粒度就是奥氏体晶粒的大小，奥氏体晶粒度分为起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度三种。起始晶粒度是指加热到临界温度以上，奥氏体转变刚刚结束时的晶粒大小，本质晶粒度表示奥氏体晶粒长大倾向，指钢加热到930±10℃，保温3~6小时后得到的奥氏体晶粒的大小；而实际晶粒度的概念是指在某一具体加热条件下，所得到的钢的奥氏体晶粒大小，[11]我们在实际工作中测量的是实际晶粒度，该标准中奥氏体晶粒度的形成部分大都要求对试样进行一定的加热，如标准中C.2.1.4铁素体网法中规定，一般对碳含量（质量分数）≤0.35%的钢的试样在900℃±10℃加热；碳含量（质量分数）>0.35%的钢的试样在860℃±10℃加热；又如C.2.1.7中规定过共析钢[碳含量（质量分数）>1.00%]，除非另有规定，一般在820℃±10℃加热。这样对试样进行热处理肯定对试样原来的晶粒度有影响，标准中这样处理的依据是本质细晶粒钢在930℃以下加热，晶粒度长大较为缓慢，不会突然长大，因而在标准附录C中规定的温度下处理，得到的晶粒度与原晶粒度变化不大，可以近似地进行测定。

2. 存在的问题

  理论上存在混乱

金属学明确规定实际晶粒度是某确定的钢材在某一确定加热温度下得到的晶粒大小，而按标准附录C中处理，显然与原来的处理温度不一定完全相符，虽然这样处理得到的结果可能误差不大，但是这样的处理首先在理论上与实际晶粒度的概念不符，即经过处理后检测的晶粒度与原来状态下的晶粒度不同，即该钢经过处理后与原来所处的状态是不同的，而实际晶粒度对钢的性能影响很大，因而这样的处理对钢的实际性能的检测结果也有影响。

 实际中存在的问题

那么用标准附录C中的方法进行检测能否达到实际工作的要求，即是否能够完全代表实际晶粒度呢？笔者以为，答案是否定的，首先，标准中的情况过于理想化，与实际情况不完全相符，尤其在生产中钢的偏析较为严重的情况下，经过再次热处理钢的晶粒度与未处理的钢的晶粒度相差较大，以铁路机车制造和检修工作为例，机车轮心生产中所用材料ZG230-450铸钢，正火后的晶粒度一般正常多在6-7级左右，而经过附录C中方法的处理后，晶粒度往往达到8-10级左右，晶粒比未处理前细了很多，这是由于铸钢浇注温度很高，冷却速度较慢，铸件形状复杂等造成铸钢金相组织晶粒粗大成分偏析和组织不均匀现象十分严重，[12]经过正火处理后晶粒细化，组织的不均匀有所改善，但是铸态组织的遗传造成晶粒仍然较粗大，不均匀现象也较严重，尤其在实际较大规模生产中，这样的现象更是普遍存在的，但是经过再次处理，特别是金相试样较小的情况下，会使这些情况得到较大的改变，如图1和图2，可见，同一试样经再次处理后组织细化的十分明显，这显然与实际不符，造成生产中的混乱，更有甚者，可能将不合格的晶粒度判为合格的晶粒度，作为机车走行部的重要部件，可能危及铁路机车行车安全。其次，实际生产中可能存在生产者未严格执行生产工艺，或热处理炉温度波动超过规定范围，其晶粒度与正常处理的晶粒度不同，而经过标准C中方法处理后，则有可能掩盖这一现象，如试样过热或欠热，经处理后可能看不到这种情况，造成试样合格的假象，当然，实际中可以从其他方面来发现不合格的问题，但对于生产中控制较简单的情况，就会出现根本性的错误。第三，实际生产中热处理工艺较多，许多工艺与标准中温度差异较大，如亚温淬火、高温退火等，经标准附录C中方法处理后，其晶粒度与原来的晶粒度显然不符，经过标准中方法处理后，容易造成错误。第四，生产中极为不方便，且造成较大的浪费，因而在实际中较少有人采用这样的方法进行处理。

图1 100× 轮心正火组织

Fig. 1   The microstructure of normalizing the wheel center

图2 100× 同一试样经过再次热处理的组织

Fig. 2   The microstructure after heat treatment

3. 建议

（1）那么标准中显示奥氏体的方法是否有存在的必要性呢，笔者以为，附录C中规定的热处理温度均在多数钢种一般正常的热处理温度，对实际生产和研究有一定的实际意义，但是作为实际晶粒度是不合理的，因此笔者提出“标准晶粒度”的概念，其定义可以为在标准温度下进行热处理得到的晶粒度。例如，可以按照GB/T6394-2002中C.2中规定的各种温度进行处理，当然影响晶粒度形成的因素较多，主要有加热温度和保温时间的影响，加热速度的影响，钢中碳含量的影响以及钢中合金元素的影响等，其中影响最大的是碳含量，其他因素影响较小。笔者认为，可以将GB/T6394-2002中需要进行加热处理部分得到的晶粒度定为标准晶粒度，即按照相应的碳含量处理得到标准晶粒度，也就是标准中规定的碳含量（质量分数）≤0.35%的钢的试样在900℃±10℃加热；碳含量（质量分数）>0.35%的钢的试样在860℃±10℃加热 [碳含量（质量分数）>1.00%]，除非另有规定，一般在820℃±10℃加热。当然，可以也应该在实际工作中检验标准晶粒度检测方法存在的问题，并加以改进和完善，这个问题可以在以后的进一步工作中研究确定。

（2）实际晶粒度的测定应严格遵循不进行任何处理的原则进行测定，参考资料中有多种常温下测定实际晶粒度的方法，一般情况下亚共析钢可按铁素体网进行测定，过共析钢可按渗碳体网进行测定，淬火钢可按shepherd法测定 [13]，GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》中常温下显示奥氏体晶粒度的方法都可以用。实际中也有可能存在实际晶粒度不易测定的情况，那么我们就可以测定其“标准晶粒度”。

（3）在钢热处理工艺的研究中，作为一种标准状态，可以测定其“标准晶粒度”作为一项材料指标。

（4）标准晶粒度的概念不仅对钢铁材料适用，对其他合金而言，也应当是适用的，只是具体的规定还需进一步研究。

4结束语

    金属晶粒度对金属性能影响较大，本文从理论和生产实际两方面对晶粒度测定方法标准GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定法》进行分析，指出该方法存在的问题，并提出“标准晶粒度”概念及检测方法，使晶粒度检测的意义更加明确，检测体系更加完善，减小了晶粒度检测方法的误差，避免了许多不必要的分歧。