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定量金相技术

在金相观测中对金相组织进行几何学定量测定的技术,也称之为立体金相。为了研究金属材料的金相组织和性能的定量关系,常需将检验面上二维空间的组织参数,依立体几何和体视学原理换算成三维空间参数进行分析。1938年美国材料试验协会制定ASTM-E八级晶粒度标准,定量金相技术就开始应用于金属材料的检验和研究。60年代,由于可自动测量的定量金相显微镜的制成和体视学的应用,金相定量测定的技术得到进一步发展和推广。在金属和合金组织的各种形态参数的测量中,应用定量金相技术来测定第二相体积分数、第二相尺寸、质点间距、对有方向性组织的取向程度、比相界面、近邻率、连续性等。有比较法和测量法两类。

比较法

将所测相和标准图片比较定出一个定量级别,用此法只能得到关于材料组织或缺陷的一个笼统的概念,准确性差,但快速简便。

测量法能得到所测相的准确定量的数据,分为非自动测量法和自动测量法两种。非自动测量法利用一般光学显微镜和一些简单测量工具,测量可在金相组织照片或在金相显微镜投影屏上进行,也可直接通过带有测微标尺的目镜在试样上测定。自动测量法使用定量仪器,测量既可直接在试样检验面上进行,也可在组织的电子图象或金相组织照片上进行,测量速度快,误差小。

非自动测量法

常用的有测量面积法、线分法和点标法三种:

①量面积法。可用求积仪测量模板直接测量被测相在检验面上的面积,也可以把被测相从金相照片上剪下来,秤重以计算其重量而换算成面积。

②线分法。利用测微标尺测量被测相在单位测试线上所占的比率LL、单位测试线上的点数PL和单位测试线上的相个数NL。线分法测量实例见图1。测得α相在单位测试线上所占的比率LL0.38,单位测试线上的点数PL=8,则单位测试线上的相个数NL=4。线分法测量除用有刻度的标尺外,还用已知周长的圆模板和标有方位角的圆模板来测量有方向性的组织。

③点标法。用于测量第二相的百分数等;一种是数出检验面上被测相的点数,例如位错露头的蚀坑、三个晶粒间的结点数等;另一种是用一个带点的阵列,置于检验面上,数出落在被测相上的点数,除以阵列的总点数。阵列有正方形和正六方形等,按金相组织疏密程度选用。

测量面积法、线分法和点标法可单独应用,也可联合使用。正方形网格,全部网格测试线的总长度(单位测试线长度)为1mm,网格中有36个阵点(网格和被测相边界相截出12个点,即单位测试线上的点数PL=12),有6个网格的阵点落在被测相上,则其点数比PP=6/36

自动测量法

主要是利用线分法,其测量原理是将组织的光信号转变成电信号,再把电信号数字化成所需要的定量参数。电信号振幅大小反映相的灰度,而振幅宽窄则是相大小的量度。

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