方法身份
- 现行版
- GB/T 6394-2017
- 名称
- 金属平均晶粒度测定方法
- 发布日期
- 2017-02-28
- 实施日期
- 2017-11-01
- 代替
- GB/T 6394-2002
- 状态
- 现行 · 2026-11-02 核查
- 相关标准
- GB/T 13298（金属显微组织检验方法，试样磨抛与浸蚀）；GB/T 24177（双重晶粒度表征与测定方法）；YB/T 4290（ALA 晶粒度测定）；GB/T 4335（低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法）
适用范围
- 规定金属组织平均晶粒度的表示及测定方法，包括比较法、面积法和截点法；适用于单相组织，经具体规定后也适用于多相或多组元试样中特定类型晶粒的平均尺寸测定。（1.1）
- 只适用于晶粒尺寸单峰分布的试样，不适用于双峰分布；双重晶粒度按 GB/T 24177，细晶基体上个别粗大晶粒按 YB/T 4290。（1.2、引言）
- 只适用于平面晶粒度测量，不适用于三维（立体晶粒尺寸）测量；本标准仅作推荐性试验方法，不能用来确定材料是否可接收。（1.3、1.4）
- 有争议时以截点法为仲裁方法；低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度按 GB/T 4335。（5.6、5.7）
原理：晶粒度级别数 G 由 100 倍下每 645.16 mm² 内的晶粒数 N₁₀₀ = 2^(G−1) 定义（3.4 式(1)）；面积法由单位面积晶粒数 N_A、截点法由单位长度截点数 P_L 或截线数 N_L 换算出 G（5.3、5.4）。
计算公式与符号说明
比较法：非标准放大倍数的换算（8.1.2.4 式(3)）
G = G′ + Q，Q = 6.643 9 lg(M ÷ M_b)，Q 保留 0.5 单位
- G′
- 在放大倍数 M 下对比评级图评出的级别
- M
- 所用放大倍数
- M_b
- 评级图的基准放大倍数（75 倍或 100 倍）
宏观晶粒度同理：G_m = G′_m + Q_m，Q_m = 6.643 9 lg M，保留 0.5 单位（8.1.3.2 式(4)）。显微晶粒度常用放大倍数的换算值见原文表 3、表 4（8.1.2.3）；宏观晶粒度级别数与平均晶粒尺寸的关系见原文表 5（8.1.3.1）。
面积法（8.2.2 式(5)(6)、8.2.5 式(7)、8.2.6 式(8)(9)）
圆形网格 N = N内 + N交 ÷ 2；矩形网格 N = N内 + N交 ÷ 2 + 1；N_A = M² × N ÷ A；G = 3.321 928 lg N_A − 2.954
- N内
- 完全落在测量网格内的晶粒数
- N交
- 被网格切割的晶粒数（矩形网格不含四个角的晶粒）
- A
- 测量网格面积（通常 5 000 mm²），mm²
- N_A
- 1 倍下每平方毫米内的晶粒数，1/mm²
截点法：单位长度截点数与平均截距（8.3.1.6 式(10)(11)、8.3.1.7 式(12)）
N_L = M × N_i ÷ L；P_L = M × P_i ÷ L；l̄ = 1 ÷ N_L = 1 ÷ P_L
- N_i、P_i
- 长度 L 的试验线上的截线数、截点数
- L
- 试验线长度（图 1 三圆网格总周长 500 mm），mm
- N_L、P_L
- 1 倍下单位长度试验线上的截线数、截点数，1/mm
- l̄
- 1 倍下的平均截距，mm
截点法：晶粒度级别数（8.3.1.8 式(13)(14)(15)）
G = 6.643 856 lg N_L − 3.288 = 6.643 856 lg P_L − 3.288 = −6.643 856 lg l̄ − 3.288
- G
- 显微晶粒度级别数（用 n 个视场测定值的平均值代入）
截点计数的统计（附录 B，规范性附录）（B.2 式(B.1)～式(B.7)）
P̄ = ΣP_i ÷ n；S = √[Σ(P_i − P̄)² ÷ (n − 1)]；95%CI = t × S ÷ √n；%RA = 95%CI ÷ P̄ × 100%；G = 6.643 856 lg(M × P̄ ÷ L) − 3.288；95%CL = 3.321 928 lg[(P̄ + 95%CI) ÷ (P̄ − 95%CI)]；结果表示为 G ± 95%CL
- P_i
- 第 i 个视场的截点数
- n
- 测量视场数
- S
- 截点计数的标准差
- t
- 与视场数 n 相关的系数，按原文表 B.1 查取（n = 5 时为 2.776）
- 95%CI
- 计数的 95% 置信区间
- %RA
- 相对误差百分数，%
- 95%CL
- 晶粒度的 95% 置信区间，级
以 N 或 l 代替 P 可同样计算截线数或截距的置信限（B.2.7 后段）。
结果表示
- 比较法只报晶粒度级别数 G；截点法和面积法列出视场数、放大倍数及视场面积、计数的晶粒或截线、截点数目，报出平均测量值、标准差、95% 置信区间、相对误差和晶粒度级别数。（11.1.3、11.1.4）
- 不能把各个晶粒度计算值直接平均；应先求出 N_A、N_L 或 P_L 的平均值，再计算相对误差、平均晶粒度级别和置信限。（11.1.2）
- 截点法、面积法算出的 G，标准没有规定修约位数和进舍规则；附录 B 的实例写成两位小数（G = 6.88 ± 0.27）。（第 11 章、B.3.7）
- 示例照附录 B 实例的写法保留两位小数，属本机构规定；进舍规则标准未规定，按 GB/T 8170 从未修约值一次修约到位。（机构规定）
计算示例（合成数据）
以下数据为合成数据，只演示计算过程，不是任何样品的测量值。每个计算值都由立方 LIMS 产品同一套公式引擎（十进制运算）在网站构建时算出，修约按本页“结果表示”写明的规则；页面上的每个计算值另用一套不经模板与引擎的独立程序，按标准原文公式从本页列出的输入复算一致。
完整计算：三圆截点法，5 个视场（合成数据）
某铁素体钢试样，100 倍下把图 1 的 500 mm 三圆测量网格随机放在 5 个视场上（8.3.4.2），截点数如下；n = 5 时表 B.1 的 t = 2.776。
| 视场 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| 截点数 P_i | 62 | 58 | 66 | 55 | 61 |
- 每个视场截点数都在 40～100 之间（8.3.4.3）：符合
- 式(B.1)：P̄ = (62 + 58 + 66 + 55 + 61) ÷ 5 = 60.4
- 式(B.2)：S = √[Σ(P_i − P̄)² ÷ 4] = 4.16（显示修约）
- 式(B.3)：95%CI = 2.776 × S ÷ √5 = 5.164（显示修约）
- 式(B.4)：%RA = 95%CI ÷ P̄ × 100% = 8.55%，不大于 10%，测量结果有效：符合
- 式(11)(12)：P_L = 100 × 60.4 ÷ 500 = 12.08 /mm，平均截距 l̄ = 0.0828 mm（显示修约）
- 式(B.5)：G = 6.643 856 × lg(12.08) − 3.288 = 3.9011（显示修约）
- 式(B.6)：95%CL = 3.321 928 × lg[(P̄ + 95%CI) ÷ (P̄ − 95%CI)] = 0.2473（显示修约）
- 按 B.3.7 的写法报出：G = 3.90 ± 0.25
边界：视场间差异大，相对误差超过 10%（合成数据）
另一试样 200 倍下 5 个视场的截点数为 48、71、55、92、60，单个视场都在 40～100 之间：符合。
- P̄ = 65.2，S = 17.17，95%CI = 21.31（显示修约）
- %RA = 32.7%，大于 10%：不符合
- 按 8.3.4.2 与 B.2.4，相对误差不满足要求时应增加视场数并重新计算，直到 %RA 满足要求；增加视场后 n 变了，t 也要按表 B.1 重新查取。此时算出的 G = 6.12（显示修约）还不能作为报告结果。
- 如果试样上不同位置的晶粒度确实有明显差别，8.3.3.1 要求改用单圆截点法并测量大量视场；若是双峰分布，则不属于本标准范围（1.2）。
在立方 LIMS 里，按本方法建好原始记录模板并发布后，这些计算由模板自动完成，算出的值不能手改，修改留痕。免费开通 → · 不注册，先试一下
质量控制要求
| 要求 | 条款 |
|---|---|
| 截点法计数的相对误差 %RA 不大于 10% 时测量结果视为有效；不满足时增加视场数后重新计算 | B.1.4、B.2.4、8.3.4.2 |
| 三圆截点法：选择放大倍数使每个视场截点计数为 40～100，5 个视场共约 400～500 个截点；通过三个晶粒汇合点时计 2 个截点 | 8.3.4.3、8.3.4.4 |
| 直线截点法至少截获约 50 个截点，任意选择 3 个～5 个视场；线段终点正好接触晶界计 0.5 个、与晶界相切计 1 个、与三晶粒汇合点重合计 1.5 个 | 8.3.2.1～8.3.2.3 |
| 面积法：试验圆内晶粒数不超过 100 个，以约 50 个为宜，低于 50 个时结果偏差和分散性增大；至少计算三个视场 | 8.2.3、8.2.4、8.2.7 |
| 比较法在试样截面上随机选取三个或三个以上代表性视场评定；比较法评估一般存在约 ±0.5 级的偏差 | 8.1.1.5、5.2 |
| 视场按 5.10 随机、不带偏见地选取，不允许刻意挑选典型视场 | 5.10、8.2.7 |
常见错误
- 先算各视场 G 再求平均。11.1.2 明确不能把各个晶粒度计算值直接平均：G 与计数是对数关系，平均 G 得到的是试样中并不存在的晶粒度。应先求 P_L（或 N_L、N_A）的平均值，再换算 G。
- 挑“好看”的视场。5.10 注指出，看着挑视场或排除极端值会得出高精度的错觉。应把载物台预先放在试样各区域中心，盲放测量网格，视场选好后不再移动。
- 放大倍数选得不当。三圆网格应使每个视场约 40～100 个截点（8.3.4.3）；面积法 N 降至 50 以下时偏差和分散性增大，超过 100 时计数冗长、增加计数误差（8.2.4）。12.4 也提醒错误的放大倍数会带来偏差。
- 三晶粒汇合点计数规则混用。直线截点法中测量线与三晶粒汇合点重合计 1.5 个（8.3.2.2），而单圆和三圆截点法通过汇合点计 2 个（8.3.3.3、8.3.4.4）。规则用错会让 P_i 系统性偏多或偏少。
- 只报 G 不报统计量。截点法和面积法除 G 外还要报视场数、放大倍数、计数、平均值、标准差、95% 置信区间和相对误差（11.1.4）。只写一个级别数，报告内容不完整，也看不出 %RA 是否满足 10% 的要求。
- 比较法评级图选错系列。表 2 规定了不同材料使用的评级图（如有孪晶的奥氏体钢用图 II，铜和铜合金用图 III），12.6 要求选用与晶粒特征和腐蚀方式一致的图谱。用错系列，就不符合 12.6 的要求。
官方原文
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