奧氏體和鎳基合金的雙相晶粒尺寸

金屬具有晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)金屬從熔融狀態(tài)凝固時(shí)，許多細(xì)小的晶體開始生長。這些晶體在固體金屬中形成晶粒。當(dāng)形成鍛造金屬時(shí)，產(chǎn)品會(huì)經(jīng)歷重復(fù)的軋制循環(huán)以減小橫截面，并進(jìn)行退火以使晶粒重結(jié)晶。這不僅可以增強(qiáng)產(chǎn)品強(qiáng)度，而且還可以使產(chǎn)品具有非常均勻的顆粒。

晶粒度對大多數(shù)機(jī)械性能都有可測量的影響。例如，在室溫下，硬度，屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都隨著晶粒尺寸的減小而增加。  

有時(shí)會(huì)觀察到雙相晶粒結(jié)構(gòu)，尤其是在鎳基合金中。雙相晶粒結(jié)構(gòu)是在相同的金屬基體中同時(shí)存在相對粗大晶粒和細(xì)微晶粒的結(jié)構(gòu)。由于熱機(jī)械加工的歷史，某些金屬和合金可能會(huì)出現(xiàn)雙相晶粒，通常發(fā)生在重結(jié)晶不完全的試樣中，或者是晶?？焖偕L的開始。晶粒度分布的雙相性質(zhì)可以高度隔離，在其他情況下，這兩種分布是混合的。將平均晶粒度值分配給雙相晶粒度樣品不能充分表征該樣品的外觀，甚至可能會(huì)歪曲其外觀。例如，

圖A顯示了相對較好的混合雙峰分布的晶粒尺寸。

另一方面，圖B顯示了雙相晶粒尺寸條件的極端隔離的示例。沿該低碳鋼試樣的表面出現(xiàn)晶粒長大。

雙工狀態(tài)的另一種隔離形式是所謂的“項(xiàng)鏈”類型，如圖C所示。這是由高度合金化的不銹鋼制成的，其中細(xì)的重結(jié)晶晶粒圍繞著較大的非重結(jié)晶晶粒。

細(xì)顆粒和粗顆粒的數(shù)量可以有很大的不同。圖D顯示了鎳基合金中細(xì)晶粒和粗晶粒的面積百分比更加相等。

同樣，此類樣品的晶粒尺寸不應(yīng)用一個(gè)平均值來描述，因?yàn)樵跇悠分泻芸赡懿粫?huì)有任何實(shí)際尺寸的晶粒。最好的方法是確定具有雙峰或雙峰晶粒度分布的樣品中每種晶粒度分布的面積百分比和每種分布的平均晶粒度。ASTM E118提供了識(shí)別雙相晶粒尺寸存在的測試方法。航空航天工業(yè)中的一個(gè)常見類別，涉及諸如inconel718圓棒和鍛件的等級。在那里，ASTM規(guī)格允許金屬中的雙相晶粒尺寸。一個(gè)示例可能顯示為“晶粒尺寸為5到6，偶爾晶粒最大為00”。這意味著大部分（通常為80％）的晶粒是均勻的5-6，但可能會(huì)有單個(gè)的晶粒，如果不超過所測晶?？倲?shù)的20％，則可以接受。并非所有規(guī)格都相同；AMS 5662針對整個(gè)產(chǎn)品橫截面而不是單個(gè)晶粒樣品調(diào)用20％規(guī)則。 

下表中從SNECMA文檔中詳細(xì)闡述了ASTM E-1181中描述的與雙相晶粒尺寸相關(guān)的其他術(shù)語：

從上面開始，SNECMA將三類晶粒結(jié)構(gòu)定義為可接受，如下：
第1類：平均晶粒差異在2個(gè)晶粒度數(shù)以內(nèi)=單一總體結(jié)構(gòu)
第2類：差異在3個(gè)晶粒度數(shù)之內(nèi)=混合晶粒度
3類：差異是4個(gè)或更多平均 晶粒尺寸數(shù)=雙相晶粒結(jié)構(gòu)

雙相晶粒并不是拒絕產(chǎn)品的直接原因，在許多情況下，最終用戶及其規(guī)格允許并公開接受雙相晶粒。