表示晶粒大小的尺度叫晶粒度，常用單位體積(或單位面積)內(nèi)的晶粒數(shù)目或晶粒的平均線長(zhǎng)度(或直徑)表示。工業(yè)生產(chǎn)上采用晶粒度等級(jí)來(lái)表示晶粒大小。標(biāo)準(zhǔn)晶粒度共分12級(jí)，1~4級(jí)為粗晶粒，5~8級(jí)為細(xì)晶粒，9~12級(jí)為超細(xì)晶粒度。
金屬結(jié)晶時(shí)，每個(gè)晶粒都是由一個(gè)晶核長(zhǎng)大而成的，因此晶粒的大小取決于晶核的數(shù)目和晶粒長(zhǎng)大速度的相對(duì)大小。晶核的數(shù)目用形核率表示。形核率越大，單位體積中晶核的數(shù)目越多，晶粒越細(xì)小。長(zhǎng)大速度越小，長(zhǎng)大過(guò)程中形成的晶核批次越多，晶核數(shù)目越多，因而晶粒越細(xì)小。反之，形核率越小而長(zhǎng)大速度越大，則晶粒越粗大。因此晶粒度的大小取決于形核率N和長(zhǎng)大速率G之比，比值蕓N/G越大，晶粒越細(xì)小。
一、晶粒度概念
1.晶粒度
晶粒大小的度量稱為晶粒度。通常用長(zhǎng)度、面積、體積或晶粒度級(jí)別數(shù)等不同方法評(píng)定或測(cè)定晶粒自
大小。使用晶粒度級(jí)別數(shù)表示的晶粒度與測(cè)量方法和計(jì)量單位無(wú)關(guān)。
2.實(shí)際晶粒度
實(shí)際晶粒度是指鋼在具體熱處理或熱加工條件下所得到的奧氏體晶粒大小。實(shí)際晶粒度基本上反映了鋼件實(shí)際熱處理時(shí)或熱加工條件下所得到的晶粒大小，直接影響鋼冷卻后所獲得的產(chǎn)物的組織和性能平時(shí)所說(shuō)的晶粒度，如不作特別的說(shuō)明，一般是指實(shí)際晶粒度。
3.本質(zhì)晶粒度
本質(zhì)晶粒度是用以表明奧氏體晶粒長(zhǎng)大傾向的晶粒度，是一種性能，并非指具體的晶粒。根據(jù)奧氏仁晶粒長(zhǎng)大傾向的不同，可將鋼分為本質(zhì)粗品粒鋼和本質(zhì)細(xì)晶粒鋼兩類。
測(cè)定本質(zhì)晶粒度的標(biāo)準(zhǔn)方法為:將鋼加熱到930℃±10℃，保溫3h~8h后測(cè)定奧氏體晶粒大小，晶米度在1級(jí)~4級(jí)者為本質(zhì)粗晶粒鋼，晶粒度在5級(jí)~8級(jí)者為本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。加熱溫度對(duì)奧氏體晶粒大小的影響見(jiàn)下圖。
一般情況下，本質(zhì)細(xì)晶粒鋼的晶粒長(zhǎng)大傾向小，正常熱處理后獲得細(xì)小的實(shí)際晶粒，淬火溫度范圍較寬，生產(chǎn)上容易掌握，優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼都是本質(zhì)細(xì)晶粒鋼。本質(zhì)粗晶粒鋼的晶粒長(zhǎng)大傾向大，在生產(chǎn)中必須嚴(yán)格控制加熱溫度。以防過(guò)熱晶粒粗化。值得注意的是加熱溫度超過(guò)930℃。本質(zhì)細(xì)晶粒鋼也可能得到很粗大的奧氏體晶粒。甚***比同溫度下本質(zhì)粗晶粒鋼的晶粒還粗。
4.平均晶粒度和雙重晶粒度
實(shí)際情況下，金屬基體內(nèi)的晶粒不可能完全一樣大小，但其晶粒大小的分布在大多情況下呈近似于單一對(duì)數(shù)正態(tài)分布，常規(guī)采用"平均晶粒度"表示。對(duì)于某些金屬在一定的熱加工條件下晶粒大小的分布。由于晶粒大小與性能相關(guān)，因此正確反映晶粒大小及分布是必需的。
（1）化學(xué)成分。一般來(lái)說(shuō)少量添加元素（如鐵）與雜質(zhì)會(huì)成為凝固時(shí)的晶核，晶核越多，晶粒度越小，不溶或難溶于基體金屬的元素，如能形成極彌散的相，可以有效地使晶粒細(xì)化。各種合金的化學(xué)成分對(duì)晶粒度的影響不相同。一般來(lái)說(shuō)，金屬越純，晶粒越易粗大；單相合金的晶粒比多相合金的愈易長(zhǎng)大；向合金中添加變質(zhì)劑可以細(xì)化晶粒。
（2）冷卻強(qiáng)度。鑄造時(shí)，冷卻強(qiáng)度越大，晶粒來(lái)不及長(zhǎng)大便完成了凝固過(guò)程，晶粒也越細(xì)小。
（3）退火溫度及時(shí)間。晶粒長(zhǎng)大依賴于原子擴(kuò)散，而原子擴(kuò)散過(guò)程取決于擴(kuò)散速率和時(shí)間。時(shí)間越長(zhǎng)擴(kuò)散越充分，溫度越高擴(kuò)散速率越大。因此，溫度增高時(shí)，晶粒度增大。時(shí)間超過(guò)了完成在結(jié)晶所需的時(shí)間，而溫度對(duì)晶粒度的影響更顯著。
（4）退貨加熱速度。加熱速度越快，回復(fù)和原子擴(kuò)散來(lái)不及進(jìn)行，使開(kāi)始再結(jié)晶溫度提高，晶粒度減小。生產(chǎn)中采用快速升溫可以細(xì)化晶粒。
（5）退貨前的總加工率。退火前的冷加工，其總加工率小于合金臨界變形程度（一般指10%~20%的加工率）時(shí)，由于變形不均勻，使個(gè)別破碎的晶粒迅速吞并周圍晶粒而長(zhǎng)大，出現(xiàn)晶粒粗大，此時(shí)不發(fā)生新晶核的形核。當(dāng)超過(guò)臨界變形程度時(shí)，除原始晶�；ハ嗤滩㈤L(zhǎng)大外，新晶核形成并長(zhǎng)大。隨變形程度增加，晶粒破碎加劇，新晶核增多，開(kāi)始再結(jié)晶溫度降低，晶粒度減小。在制訂生產(chǎn)工藝時(shí)，退火前的總加工率應(yīng)避開(kāi)臨界加工率附近，尤其是成品退火前的總加工率應(yīng)大于臨界變形程度。
（6）原始晶粒度大小。原始晶粒度越大，則退火后的晶粒度比較粗大，熱軋終軋溫度的高低及中間退火均對(duì)成品的晶粒度有一定的影響，但隨變形程度增大而減弱。