Grain Size 晶粒大小分析 選配模組

業界所使用的金屬材料種類繁多，廣泛應用工業、建築、電機、航太、汽車、半導體、電子電路等產業，通常依產品設計所需用途、目的、加工要求等需求來選擇適當的金屬材料進行加工製造。金屬材料的金相組織是由許多結晶粒所構成，結晶粒與結晶粒之間的邊界，亦稱晶界，在金相分析中，晶粒度分析是業界比較常見的試驗方法，也是評估金屬材料性能的重要指標，金屬晶粒尺寸(或晶粒度)對其在室溫及高溫下的機械性質、耐腐蝕性及加工性能有決定性的影響。

晶粒大小(Grain Size)的控制對於許多材料之加工製程的品質管控至關重要，晶粒大小、尺寸與分佈的均勻性會直接影響加工零件的強度和耐用性，晶粒減小通常會提高材料的強度，因晶界可以阻止位錯的移動，然而過小的晶粒可能導致材料的韌性下降，故金屬材料的加工需要在強度和韌性之間取得平衡。若要將金屬材料的晶粒尺寸進行細化，熱處理是最重要的處理方法，熱處理後結晶粒將視其原子的成長排列成特定圖案，形成不同於處理前的結晶晶界。隨著結晶粒粒度(結晶粒度)改變，機械性質也會改變。因此不論進料檢驗或出貨檢驗都需要對金屬材料的晶粒結構有嚴格的品質管控，透過高解析度顯微鏡進行晶粒大小觀察，確保加工材料的機械性質符合製程要求參數，MA-Pro金相分析軟體提供Grain Size晶粒大小分析功能，符合業界常用標準規範，可將晶粒大小準確量化，確保材料符合設計要求，並提高產品的可靠性。

業界常見的晶粒大小分析參考國際標準規範有 ASTM E112 (美國)、ISO 643(全球)、JIS G 0551 (日本)、JIS G 0552 (日本)、GOST 5639 (俄羅斯)、GB/T 6394 (中國) 和 DIN 50601 (德國) 等。雖然國際標準規範種類繁多，其中 ASTM E112 Standard Test Methods for Determining Average Grain Size（平均晶粒度的標準檢測方法）是業界較為採用的標準規範。

以 ASTM E112 為例，規範提供測定平均晶粒度的方法如下：

比較法(Comparison Method)：
以金相顯微鏡使用固定的光學放大倍率，透過目視方式觀察金相組織與「晶粒度標準圖」比較，或是在目鏡上安裝晶粒尺寸刻劃片，推定結晶粒度的晶粒號數，以比較法進行晶粒度評估，人為主觀因素一般存在一定的偏差( ±0.5 級)，評估結果在統計上的重覆性與再現性通常為 ±1 級。

顯微鏡目鏡刻畫片

晶粒度標準圖

面積法(Planimetric Method)：
面積法是計算已知面積內晶粒個數，利用單位面積內晶粒的個數來推定晶粒度等級數，測定的偏差較小，精確度約在 ±0.25 級 ~ ±0.5 級左右 ，評估結果的重覆性與再現性小於 ±0.5 級，但面積法的晶粒度關鍵在於晶粒組織中的晶界必須能夠明顯劃分晶粒進行計數。

截點法(Intercept Method, 又稱截距法)：
截點數是計算已知長度的試驗線段或網格，與晶界相交的截點數量，計算出平均截距長並套公式求出晶粒號數，透過影像分析技術準確取得晶粒號數的量化結果，其統計結果可達到 ±0.25 級的精確度，重覆性與再現性小於 ±0.5 級。