Кристаллические твердые тела могут иметь как монокристаллическое, так и поликристаллическое строение. Монокристаллы – твердые тела, атомы которых принадлежат единой кристаллической решетке. Для

 того чтобы вырастить монокристалл, нужно создать особые условия. Для этого использует специальные установки.

При обычных условиях кристаллизации формируются металлические материалы, имеющие поликристаллическое строение. Поликристаллы – твердые тела, состоящие из множества различно ориентированных зерен, отделенных друг от друга границами        (рис. 1). Границей называется поверхность, по обе стороны от которой кристаллические решетки различаются пространственной ориентацией: ортогональная система координат одного из соседних зерен повернута относительно системы координат другого зерна. Поворот характеризуется углом разориентации и направлением оси поворота.

Величина зерна, в соответствии с ГОСТ 5639-82 «Методы выявления и определения величины зерна»,  это средняя величина случайных сечений зерен в плоскости металлографического шлифа – определяется методами:

- визуального сравнения, видимых под микроскопом зерен с эталонами шкал, с последующим номером зерна;

- подсчета количества зерен, приходящихся на единицу поверхности шлифа, с определением среднего диаметра и средней площади зерна;

- подсчета пересечений границ зерен отрезками прямых с определением среднего условного диаметра в случае равноосных зерен, количества зерен в 1 мм³ в случае неравноосных зерен;

- измерение длин хорд под микроскопом или с использованием микрофотографий с определением относительной доли зерен определенного размера.

Величина зерна металла или сплава зависит от условий выплавки, кристаллизации, термомеханической обработки. Такие механические свойства металлов и сплавов, как предел текучести и твердость тем больше, чем меньше размер зерна. Для ряда металлов и сплавов при уменьшении размера зерна (менее 10 мкм) при определенных температурно-скоростных условиях деформации реализуется явление аномально высокой пластичности (сверхпластичности). Размер зерен влияет также на физические свойства, например, в ферромагнитных сплавах,  чем больше средний размер зерен, тем больше магнитная проницаемость. Вдоль границ зерен быстрее, чем в объеме кристалла, протекает диффузия, особенно при нагреве.

2. Методы определения величины зерна с использованием программного продукта Thixomet PRO

Величину зерна определяют на микрошлифах после травления. Для этих целей существуют самые различные методы, измерения осуществляют как в ручном режиме, так и в автоматическом путем использования программного продукта Thixomet PRO.

Ручные измерения

Для проведения ручных измерений в основном рабочем окне, как и в окне трансляции, среде Thixomet PRO имеется инструмент «Линейный размер». Чтобы его использовать, необходимо нажать правую кнопки мыши и, не отпуская кнопки, перемещать мышь до конца измеряемого отрезка прямой. При перемещении курсора, текущий размер этого отрезка (в мкм) будет показан в середине отрезка (рис. 2, а).

                              а                                              б           

Рис. 2 Пример измерения размера зерна в ручном режиме с использованием программного продукта Thixomet PRO

Измерение площадей можно производить, используя для этого инструмент «Измерение площади». Использование этого инструмента аналогично работе с «Линейным размером». Для измерения площади объекта структуры нажмите правой кнопкой мыши и, не отпуская ее, перемещайте мышь по всему периметру объекта. После того, как объект будет обведен, его площадь в мкм² будет показана в центре измеренной области (рис. 2, б).  

По всем измерениям ведется накопление и статистическая обработка результатов. Для просмотра этих результатов выберете пункт меню «Анализ – Окно статических ручных измерений». Все результаты измерений можно экспортировать в Microsoft Office Exsel.

Возможна оценка величины зерна в ручном режиме, путем использования радиальных окружностей (рис. 3).  Необходимо выбрать в главном окне программного продукта Thixomet PRO инструмент «Размер зерна»  и нажатием правой кнопки мыши установить его на изображение (рис. 3, а). Левой кнопкой мыши указать число пересечений границ зерен и секущих окружностей (рис. 3, б).

                              а                                              б                

Рис. 3. Пример определения размера (величины) зерна в ручном режиме с использованием метода радиальных окружностей