晶粒度是表示金屬材料晶粒度大小的程度。一般情況下，晶粒細化可以提高金屬材料的屈服點、疲勞強度、塑性和沖擊韌度，降低脆性轉變溫度。 

影響晶粒大小的主要因素

①加熱溫度。加熱溫度越高，保溫時間越長，晶粒長大的傾向越大。

②機械阻礙物。一般來說，金屬的晶粒隨著溫度的升高不斷長大，幾乎成正比關系。但是，也不完全如此，有時候加熱到較高溫度時，晶粒仍很細小，可以說沒有長大，而當溫度再升高一些時，晶粒突然長大。并且有些材料，隨加熱溫度升高，晶粒分階段突然長大。一般稱前一種長大方式為正常長大，后一種為異常長大。金屬異常長大的原因是金屬材料中存在機械阻礙物，對晶界有釘札作用，阻止晶界的遷移。 

③變形程度和變形速度。變形程度對晶粒大小的影響的規律總的來說，隨著變形程度由小到大，晶粒尺寸由大變小，但是晶粒大小有兩個峰值，即出現兩個晶粒區，第一個大晶粒區叫做臨界變形區。不同材料和不同變形溫度的臨界變形程度的大小不一樣，臨界變形區是一個小變形量范圍，在某些情況下，當變形量足夠大時，可能出現第二個大晶粒區。

④固溶處理前的組織情況。固溶處理后的晶粒大小除了受固溶溫度和機械阻礙物的影響外，受固溶加熱前的組織情況影響很大。如果鍛后是未再結晶組織，而且處于臨界變形程度時，固溶處理后將形成粗大晶粒；如果鍛后是完全再結晶組織，固溶處理后一般可以獲得細小而均勻的晶粒；如果鍛后是不完全再結晶組織，即半熱變形混合組織，固溶加熱時，由于各處形核的時間先后、數量多少和長 大條件等不一樣，固溶處理后晶粒大小將是不均勻的。

⑤原始晶粒度。按傳統觀念，鋼在加熱至正火溫度時即發生相變和重結晶，使粗大晶粒得到細化。但是有些鋼種（主要是馬氏體鋼和貝氏體鋼）過熱后形成的粗晶，經正火后仍為粗大晶粒。這種部分或全部由原粗大奧氏體晶粒復原的現象稱為晶粒遺傳。

案例：消除混晶及晶粒粗大的工藝方案

晶粒度對產品的屈服點、疲勞強度、塑性、沖擊韌度及脆性轉變溫度影響很大，混晶及晶粒粗大一直是困擾鍛件生產的主要問題之一。

①主要攻關內容。在實驗室對試棒進行試驗，得出消除混晶及晶粒粗大的工藝方案；將實驗結果應用到產品并進行工藝優化，最終制訂出切實可行的消除混晶及晶粒粗大的控制方案。

②目標。找出鍛件混晶及晶粒粗大的根源，使其出現的概率大大降低。得出消除混晶及晶粒粗大的工藝方案；將實驗結果應用到產品并進行工藝優化，最終制訂出切實可行的消除混晶及晶粒粗大的控制方案。

試驗內容：

根據產品狀況，本次研究以45和17 CrNiMo6結構鋼為主要研究對象，45鋼代表合金化程度不高的結構鋼。17CrNiMo6代表合金化程度相對較高的鋼，來尋找如何解決產品產生混晶及晶粒粗大的問題。終鍛溫度過高、變性不均勻及變形量選擇不當等都可能造成45鋼及17 CrNiMo6鋼產生混晶及晶粒粗大的問題。

為了尋找到解決45鋼和17 CrNiMo6混晶及晶粒粗大的問題，特別制作了材質為45和17 CrNiMo6規格為Φ300× 800的軸各一根，在進行熱處理前各取一個試樣進行成分和組織檢測，成分檢驗結果見表1

做完檢測的45和17 CrNiMo6軸一分為二，分別做正火和退火：

45鋼正火工藝見圖1；

17 CrNiMo6正火工藝見圖2；

45鋼退火工藝見圖3；

17 CrNiMo6退火工藝見圖4；

正火、 退火后檢測結果見表2；

分析實驗結果，不難發現，45鋼正火和退火均可以消除混晶及晶粒粗大問題，但對比退火來說，45鋼正火后組織更佳；17 CrNiMo6正火后仍存在混晶及晶粒偏大問題，退火后消除了混晶及晶粒粗大問題，并且17 CrNiMo6退后后組織為鐵素體+珠光體，而正火后組織為粒狀貝氏體+少量鐵素體。45鋼采用正火，而17CrNiMo6采用退火進行消除混晶及晶粒粗大問題，可以由鋼的加熱及冷卻理論予以解釋：

①對于發生相變重結晶的正火和退火，在加熱到AC3以上稍高溫度，由于奧氏體重新形核，保溫適當的時間后，空冷或者爐冷，都會對鍛后混晶及晶粒粗大組織有一定的改善。

②對比45鋼正火與退火后的組織，雖然混晶與晶粒粗大都能得到消除，但正火相對于退火來說，晶粒更細，這是由于退火是在爐內緩慢冷卻，在較高的溫度緩慢冷卻的過程中，晶粒仍有長大的趨勢，這種長大趨勢隨著鍛件截面的增大而增加，因為截面越大的鍛件在爐內降溫越慢，所以對于較大尺寸的45鋼鍛件不宜采用退火來消除混晶及晶粒粗大，易采用較快的加熱速度與較快的冷卻速度的正火來消除

③17 CrNiMo6正火后晶粒粗大雖有所改善，但混晶問題依然存在，分析其正火前后的組織不難發現，17CrNiMo6正火后混晶及晶粒偏大是由于晶粒遺傳所致。晶粒遺傳多發生在馬氏體及貝氏體鋼中，對于組織中存在馬氏體或貝氏體組織的，也會產生組織遺傳現象。要想避免組織遺傳所導致的混晶及晶粒粗大問題，就必須打破熱處理過程中的組織遺傳現象，相對于正火來說，17CrNiMo6退火后更容易得到鐵素體+珠光體的平衡組織，這樣就打破了由于貝氏體組織存在所造成的組織遺傳，這樣就能從根本上解決17 CrNiMo6混晶及晶粒粗大的問題。

 結論：

綜上所述，解決混晶及晶粒粗大問題時，不能一概而論，應該根據材料的化學成分及其組織而有所取舍，對于 金含量相對較少的45鋼，解決混晶及晶粒粗大優先選擇正火，這樣既能達到目的，也能節約能源，縮短生產周期；對于合金含量相對較高的17 CrNiMo6，由于其鍛后冷卻過程中易產生不平衡的貝氏體組織，導致組織遺傳，所以采用退火消除組織遺傳，才能達到消除混晶及晶粒粗大的問題。