🔩 钢的晶粒度——用比较法（标准评级图）、面积法和截点法显微测定铁素体和奥氏体的表观晶粒度，指数G；PN-EN ISO 643:2025-02
三句话速览
钢中铁素体或奥氏体的晶粒度在金相磨面上测定：先显示晶界（例如用硝酸酒精溶液浸蚀），再用三种方法之一确定晶粒度指数G——与标准评级图比较的比较法、面积法（计数单位面积内的晶粒数）或截点法（计数已知长度测量线上的截点数）。该检测依据 PN-EN ISO 643:2025-02 (wersja angielska; wprowadza EN ISO 643:2024 [IDT] i ISO 643:2024 [IDT])；认可范围覆盖情况（2026年10月8日读取）：13家实验室，数据库副本18条记录，PCA文件15个条目，无暂停条目；“实验室”标签页——“PN-EN ISO 643”13家实验室。整个程序共 5 个步骤；主要用于：钢和钢制品（轧制、锻造、铸造）——铁素体和奥氏体晶粒度；PCA范围中有13家实验室、按钢产品标准进行的验收试验，这些标准要求规定的指数G、评估热处理对晶粒的影响（用附录A的方法显示原奥氏体晶界）。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 643:2025-02 (wersja angielska; wprowadza EN ISO 643:2024 [IDT] i ISO 643:2024 [IDT])
- 类别: 材料与无损检测
- 操作步骤数: 5
- 状态（PKN目录卡截至2026年10月8日）: PN-EN ISO 643:2025-02（英语版）现行；取代了PN-EN ISO 643:2020-07（波兰语版于2025年2月26日撤销）
- 版本（据PKN目录卡）: PN-EN ISO 643:2025-02，58页，KT 123金属性能试验技术委员会，ICS 77.040.99；引入EN ISO 643:2024和ISO 643:2024 [IDT]
- 晶粒度指数（7.1.2）: 每1 mm²晶粒数m = 8 × 2^G，G = log₂ m − 3；m = 16时G = 1
概述
标准内容。PN-EN ISO 643:2025-02的PKN目录卡范围全文（我方译文）：“本文件规定了测定钢中铁素体和奥氏体晶粒度的显微方法。描述了显示晶界的方法，以及评定晶粒尺寸呈单峰统计分布的试样平均晶粒度的方法。虽然晶粒的形状是三维的，但金相截面可以在晶粒的任一点截切晶粒，从晶粒的棱角直到其最大直径，因此即使在晶粒度完全一致的试样中，二维平面上可见的晶粒也会呈现出一定的尺寸范围。”方法内容我们参阅ISO 643:2024（第五版，2024-08）的试读片段，从封面至第7.3.4条，含目次；第7.3.5–7.5条、第8章（试验报告）和附录A–E（包括附录B中的标准评级图）我们没有。
依据ISO 643:2024文本（前言、第1章至第7.3.4条）。本标准由ISO/TC 17“钢”的SC 7“试验方法（力学试验和化学分析除外）”与CEN/TC 459合作编制。与2019版相比的变化：渗碳钢用McQuaid-Ehn法的温度改为950 °C（A.4）；恢复附录B，以新的ISO标准评级图取代ASTM评级图；原附录B的一部分移至7.3；新增附录D（置信区间）和E（不同尺寸的晶粒）。本标准没有规范性引用文件。指数G与每1 mm²内平均晶粒数m的关系为m = 8 × 2^G，即G = log₂ m − 3（m = 16时G = 1）。原理（5）：在适当制备的磨面上，用与标准评级图比较的比较法（7.2）、面积法（7.3）或截点法（7.4）测定表观晶粒度；“所有方法给出的结果具有可比性”。试样（6.1）：取样数量和位置由订货合同或产品标准规定，未规定时由制造方确定；应避开严重变形的材料（例如产品端部、剪切部位）；晶粒变形时磨面应平行于主变形轴，因为晶粒非等轴时在横截面上测量会产生偏差。显示晶界：铁素体——硝酸酒精溶液（乙醇中含2–3 %（体积分数）硝酸）或其他合适的试剂（6.2）；单相奥氏体钢——甘油王水、Kalling 2号试剂或Marble试剂，最好用60 % HNO₃在1.4 V下电解浸蚀60–120 s（显示晶界而不显示孪晶界）；其他钢（原奥氏体晶界）——Béchet-Beaujard法（饱和苦味酸溶液）、Kohn法（控制氧化）、McQuaid-Ehn法（渗碳）或晶界敏化法；“结果可能因方法不同而差异很大”，因此比较时必须保持相同的热处理条件（6.3.1）。准确度（7.1.3）：比较法——0.5，面积法和截点法——0.1；用于比较时，指数修约到0.5的倍数；晶粒度呈双峰分布时，平均值可能没有意义——此时采用ISO 14250。比较法（7.2）：放大倍数为100:1的标准评级图，编号从−1到10；在其他放大倍数g下，指数G = M + 2·log₂(g/100) = M + 6.64·lg(g/100)（公式3，表2）；每个试样至少随机选取三个视场；最大与最小指数之差小于3时，结果为算术平均值，否则至少再做六次测定，若仍不够——在报告中描述离散情况；平均值修约到0.5。标准指出，ASTM E112的评级图与附录B的评级图给出的结果基本相同。面积法（7.3）：圆内至少50个晶粒；晶粒数nt = ne + ni/2（ne——完全在圆内的晶粒，ni——被圆截切的晶粒），m = nt/AC；晶粒数≥ 50时，这一假设的偏差约为2 %；在矩形内nt = ne + ni/2 + 1（四角）。
状态（PKN目录卡截至2026年10月8日）。PN-EN ISO 643:2025-02（英语版）目录卡无撤销标记：标题“钢——晶粒度的显微测定”（我方译文），发布2025年2月26日，58页，价格组U，冶金部门，KT 123金属性能试验技术委员会，“引入：EN ISO 643:2024 [IDT]，ISO 643:2024 [IDT]”，“取代：PN-EN ISO 643:2020-07——英语版，PN-EN ISO 643:2020-07——波兰语版”，ICS 77.040.99。PN-EN ISO 643:2020-07（波兰语版）目录卡：“已撤销，被PN-EN ISO 643:2025-02——英语版取代”，发布2023年11月23日，撤销2025年2月26日，28页，曾引入EN ISO 643:2020和ISO 643:2019。PN-EN ISO 643:2013-06（英语版）目录卡：2020年7月2日撤销，曾引入ISO 643:2012。因此现行版本只有英语版；上一版的波兰语版仅有效15个月。
实验室数量及引用形式（认可范围数据库副本和现行PCA文件，2026年10月8日读取）。编号643出现在13家实验室的18条记录中；在现行PCA文件中（版本日期2025年4月23日至2026年9月22日）——同样这些实验室的15个条目（AB 001和AB 1629各有两个，AB 053有一个条目，在数据库副本中记为五条记录）；没有条目被暂停。书写形式：“PN-EN ISO 643:2025-02”——10家实验室（AB 053与“ISO 643:2024”并列）；不带年份的“PN-EN ISO 643”——AB 019、AB 128和AB 608。在本标准之外，实验室还写入ASTM E112（AB 019、AB 053、AB 099、AB 128、AB 490、AB 608、AB 792、AB 1629）和波兰国家标准PN-H-04507-01（AB 001、AB 193、AB 490、AB 699）。“实验室”标签页（“PN-EN ISO 643”）显示全部13家实验室。
实验室检测内容（PCA文件）。晶粒度——光学显微镜法；方法：按标准评级图比较的比较法（大多数），AB 128和AB 1629还采用截点法和面积法（晶粒计数）。对象：钢、钢制冶金产品和结构产品、轧制产品和自由锻件（AB 019）、冶金产品和铸件（AB 099）、金属和合金（AB 001、AB 699、AB 1629）。
容易得到表面正确结果之处。第一——标准评级图：2024版恢复了附录B，以新的ISO评级图取代ASTM评级图；按上一版评级图或ASTM E112评定的实验室应在报告中注明——标准说的是结果“基本相同”，而不是完全相同。第二——双峰分布：含两种晶粒群的试样的平均指数不能描述其中任何一种（7.1.3）——需要按ISO 14250评定或描述离散情况。第三——截面：晶粒拉长时，在横截面上测量会产生偏差（6.1）。第四——显示原奥氏体晶界：不同方法（Béchet-Beaujard、Kohn、McQuaid-Ehn）的结果可能差异很大——报告中必须注明方法和热处理。第五——放大倍数：放大倍数不是100:1时，必须按表2换算评级图编号；不换算的话，200:1下的结果会低两个指数级别。
我们不提供的内容。我们没有第7.3.5–7.5条（面积法的其余部分、直线和圆形截点法、其他方法）、第8章和各附录——不提供标准评级图、截点法的换算、置信区间和报告内容。我们未核查PN-H-04507-01和ASTM E112的状态——仅将其作为范围中的写法列出。
方法原理
在金相磨面上显示铁素体晶界（例如用硝酸酒精溶液）或奥氏体、原奥氏体晶界（附录A中的试剂或方法），在显微镜下测定晶粒度指数G：在100:1放大倍数下将图像与标准评级图比较，在已知面积的视场中计数晶粒（面积法），或计数测量线与晶粒的截点（截点法）；每1 mm²有m = 8 × 2^G个晶粒（ISO 643:2024）。这些方法适用于晶粒度呈单峰分布的试样。
应用领域
- 钢和钢制品（轧制、锻造、铸造）——铁素体和奥氏体晶粒度；PCA范围中有13家实验室
- 按钢产品标准进行的验收试验，这些标准要求规定的指数G
- 评估热处理对晶粒的影响（用附录A的方法显示原奥氏体晶界）
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 状态（PKN目录卡截至2026年10月8日） | PN-EN ISO 643:2025-02（英语版）现行；取代了PN-EN ISO 643:2020-07（波兰语版于2025年2月26日撤销） |
| 版本（据PKN目录卡） | PN-EN ISO 643:2025-02，58页，KT 123金属性能试验技术委员会，ICS 77.040.99；引入EN ISO 643:2024和ISO 643:2024 [IDT] |
| 晶粒度指数（7.1.2） | 每1 mm²晶粒数m = 8 × 2^G，G = log₂ m − 3；m = 16时G = 1 |
| 方法准确度（7.1.3） | 比较法0.5；面积法和截点法0.1；用于比较时修约到0.5 |
| 比较法（7.2） | 100:1下的评级图，编号−1至10；至少3个随机视场；离散≥ 3时——至少再做6次测定 |
| 面积法（7.3） | 圆内至少50个晶粒；nt = ne + ni/2；在矩形内nt = ne + ni/2 + 1 |
| 显示铁素体晶界（6.2） | 硝酸酒精溶液：乙醇中含2–3 %（体积分数）硝酸 |
| 认可范围覆盖情况（2026年10月8日读取） | 13家实验室，数据库副本18条记录，PCA文件15个条目，无暂停条目；“实验室”标签页——“PN-EN ISO 643”13家实验室 |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 643:2025-02 (wersja angielska; wprowadza EN ISO 643:2024 [IDT] i ISO 643:2024 [IDT])
- 标准名称（波兰语）
- Stal — Mikrograficzne określanie wielkości ziarna
- 标准名称（英语）
- Steels — Micrographic determination of the apparent grain size
分步操作程序
-
试样
取有代表性的试样，远离严重变形的材料；晶粒变形时磨面平行于主变形轴（6.1）。PN-EN ISO 643:2025-02现行（PKN目录卡截至2026年10月8日）。
-
显示晶界
铁素体——硝酸酒精溶液（6.2）；奥氏体——化学浸蚀或电解浸蚀；原奥氏体晶界——根据所需信息选用附录A中的方法，并保持相同的热处理条件（6.3）。
-
比较法
在100:1下将至少3个随机视场与评级图比较（或在其他放大倍数下换算指数）；离散小于3时——取平均值并修约到0.5（7.2）。
-
面积法
在含至少50个晶粒的圆内计数完整晶粒（ne）和被截切的晶粒（ni）：nt = ne + ni/2，m = nt/AC，由m = 8 × 2^G求G（7.3）。
-
结果
指数G（比较法准确到0.5，面积法和截点法0.1）；截点法和报告内容（7.4，第8章）——我们不提供。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 金相显微镜 | 参考放大倍数100:1；其他放大倍数下——按表2换算指数（7.2.3） | — |
| 晶粒度标准评级图 | ISO 643:2024附录B（新的ISO评级图）或可溯源至国家或国际标准的目镜分划板（7.2.1） | — |
| 磨面制备设备 | 用常规方法切割、镶嵌、磨制和抛光（6.1）；参数我们不提供 | — |
| 图像分析软件 | 面积法中允许用于选择圆和放大倍数（7.3.1，注） | — |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 硝酸酒精溶液 | — | 乙醇中含2–3 %（体积分数）硝酸——显示铁素体晶界（6.2） |
| 甘油王水、Kalling 2号试剂、Marble试剂 | — | 单相奥氏体钢的化学浸蚀（6.3.1） |
| 60 %硝酸（水溶液） | — | 不锈钢电解浸蚀：1.4 V，60–120 s——显示晶界而不显示孪晶界（6.3.1） |
| 饱和苦味酸溶液 | — | Béchet-Beaujard法——原奥氏体晶界（6.3.1，A.2）；细节我们不提供 |
职业健康与安全
- 浸蚀试剂（硝酸、苦味酸、甘油王水）——在通风橱内操作，戴护目镜和手套；标准警告，其中涉及的物质和操作若无适当的预防措施会危害健康
- 技术提示：2024版有新的标准评级图（附录B）——按其他评级图评定时应在报告中注明；双峰分布时平均指数不能描述试样
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 643:2025-02 (wersja angielska; wprowadza EN ISO 643:2024 [IDT] i ISO 643:2024 [IDT]) — 《Steels — Micrographic determination of the apparent grain size》。
该方法的原理是什么？
在金相磨面上显示铁素体晶界（例如用硝酸酒精溶液）或奥氏体、原奥氏体晶界（附录A中的试剂或方法），在显微镜下测定晶粒度指数G：在100:1放大倍数下将图像与标准评级图比较，在已知面积的视场中计数晶粒（面积法），或计数测量线与晶粒的截点（截点法）；每1 mm²有m = 8 × 2^G个晶粒（ISO 643:2024）。这些方法适用于晶粒度呈单峰分布的试样。
测量范围和准确度是多少？
状态（PKN目录卡截至2026年10月8日）：PN-EN ISO 643:2025-02（英语版）现行；取代了PN-EN ISO 643:2020-07（波兰语版于2025年2月26日撤销）；版本（据PKN目录卡）：PN-EN ISO 643:2025-02，58页，KT 123金属性能试验技术委员会，ICS 77.040.99；引入EN ISO 643:2024和ISO 643:2024 [IDT]；晶粒度指数（7.1.2）：每1 mm²晶粒数m = 8 × 2^G，G = log₂ m − 3；m = 16时G = 1；方法准确度（7.1.3）：比较法0.5；面积法和截点法0.1；用于比较时修约到0.5。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 5 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
金相显微镜、晶粒度标准评级图、磨面制备设备、图像分析软件。
该检测用于哪些场景？
钢和钢制品（轧制、锻造、铸造）——铁素体和奥氏体晶粒度；PCA范围中有13家实验室；按钢产品标准进行的验收试验，这些标准要求规定的指数G；评估热处理对晶粒的影响（用附录A的方法显示原奥氏体晶界）。
需要采取哪些安全防护措施？
浸蚀试剂（硝酸、苦味酸、甘油王水）——在通风橱内操作，戴护目镜和手套；标准警告，其中涉及的物质和操作若无适当的预防措施会危害健康；技术提示：2024版有新的标准评级图（附录B）——按其他评级图评定时应在报告中注明；双峰分布时平均指数不能描述试样。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-EN ISO 643。