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金相图画分析仪在金相分析中的运用

金相工作者多年来一向从金相试样抛光外表上经过显微镜调查来定性地描绘金属资料的显微安排特征或选用与各种规范图画对比的办法鉴定显微安排、晶粒度、非金属夹杂物及第二相质点等,这种办法精确性不高,评守时带有很大的片面性,其成果的重现性也不能令人满意,并且均是在金相试样抛光外表的二维平面上测定,其测量的成果与三维空间实在安排描摹比较有一定间隔。现代体视学的呈现为大家提供了一种由二维图画外推到三维空间的科学,行将二维平面上所测定的数据与金属资料的三维空间的实践显微安排形状、巨细、数量及散布联系起来的一门科学,并可使资料的三维空间安排形状、巨细、数量及散布与其机械功用建立内在联系,为科学地评估资料提供了牢靠的分析数据。

因为金属资料中的显徽安排和非金属夹杂物等并非均匀散布,因而任何一个参数的测定都不能只靠人眼在显微镜下测定一个或几个视场来断定,需用核算的办法对足够多的视场进行很多的核算工作,才能保证测量成果的牢靠性。假如仅靠人的双眼在显微镜上进行目视鉴定,其精确性、共同性和重现性都很差,并且测定速度很慢,有些乃至因工作量过大而无法进行。图画剖析仪以领先的电子光学和电子核算机技术替代人眼调查及核算核算,能够敏捷而精确地进行有核算含义的测定及数据处理,一起具有精度高、重现性好,防止了人为因素对金相鉴定成果的影响等特点,并且操作简洁,可直接打印测量陈述,现在已成为定量金相分析中不行短少的手法。

图画分析仪是对资料进行定量金相研讨的强有力东西,也是平时金相查验的好帮手,能够防止人工鉴定带来的片面差错,然后也防止了扯皮现象。尽管在平时金相查验中,不行能也不用每次都运用图像分析仪,但当产品质量呈现异常或金相安排等级处于合格与不合格之间而无法判别时,则能够凭借图画分析仪对其进行定量分析,得出精确成果,保证产品质量。图画分析仪在金相分析中的运用,拓展了金相查验的检查项目,促进了检查水平的提高,关于进步检查人员的本质也是非常有利的。

1、图画分析仪的原理及功用简介

图画分析仪的系统由金相显徽镜和微观摄像台构成的光学成像系统,其用处是使金相试样或相片形成图画。金相显微镜可直接对金相试样进行定量金相分析;微观摄像台适用于分析金相相片、底片及什物等。

为了能用核算机存贮、处理和剖析图画,首要需将图画数字化。一帧图画是由不一样灰度的一种散布所构成,用数学符号表明为jj(x,y)xy为图画上像素点的坐标,j则表明其灰度值。所以,一帧图画能够用一个m×n阶矩表明,矩中每个元素对应于图画中一像素点,aij的值即表明图画中归于第i行第j列的像素点的灰度值。CCD摄像机(电荷耦合器件摄像机)就是一种图画数字化设备。金相试样上的显微特征经过光学体系后在CCD上成像并由CCD完结光电变换和扫描,然后作为图画信号取出,由扩大器进行扩大,并量化成灰度级以后贮存起来,然后得到数字图画。核算机根据数字图画中需测量特征的灰度值规模,设定灰度值阈值T。关于数字图画中任何一个像素点,若其灰度大于或等于T,则用白色(灰度值255)来替代它本来的灰度;若小于T则用黑色(灰度值0)来替代本来的灰度,能够把灰度图像转化为只要黑、白两种灰度的二值图画,然后再对图画进行必要的处理,使核算机能便利对二值图画进行粒子计数、面积、周长测量等图画分析工作。若选用伪五颜六色处理,则可把256个灰度级变换成对应的五颜六色,使灰度很挨近的细节和其周围环境或别的细节易于辨认,然后改进图画,更利于核算机处理多特征物图画。

图画分析仪一般都具有下列根本图画处理、分析功能:

图画采集。

图画增强和处理:包含暗影校对,伪五颜六色处理,灰度变换,滑润、锐化;图画编辑等。

图画分割。

二值图画处理:包含形状学处理(腐蚀、胀大、骨胳化等),二值图画的算术运算、联接、主动修补等。

测量:包含特征物核算,对其周长、面积、XY投影、轴长、取向角等参数进行核算测量。

数据输出。

2、图画分析仪在金相分析中的运用

2.1晶粒度测定

测量晶粒度是金相查验工作中常常进行的查验项目。传统的办法是参照有关规范(GB63942002)中的规范图画,选用与规范图画相对比的办法鉴定出晶粒度等级,此办法简洁、速度快,但片面上的误差也对比大。若选用GB6394中规则的别的两种办法,即面积法和截点法(裁定办法),尽管可获得精确的测量成果,但这两种办法运用起来很不便利,其繁琐程度令人望而生畏。假如运用图画分析仪选用截点法进行晶粒度测定,则能够直接而敏捷地求出晶粒度等级。

截点法是经过核算给定长度的丈量网格上的晶界截数来测定晶粒度的,其晶粒度等级指数G的核算公式为:

G=-3.28776.6439lg(M×NL)

式中:L-所运用的测量网格长度(mm)

M-调查用的扩大倍数

N-测量网格L上的截点数

LM为已知数,只需测得N,图画分析仪就能够得出晶粒度等级。在实测工作时,因为晶粒内部也许存在各种分出物以及因腐蚀操控不妥而形成晶界开裂,给精确测定带来一定的困难,需选用图画分析仪中的腐蚀与胀大功能,去掉晶粒内的分出物和对晶界进行重建,以得到完好的晶粒图画。

2.2 测定显徽安排的含量

定量地测定金属资料中的显微安排的百分比等参数,并研讨其对机械功能的影响是图画分析仪在金相分析中的主要用处之一。例如:测定灰铸铁、球铁、铸钢及低碳钢中的铁素体和珠光体的百分比;双相钢中的马氏体与铁素体的百分比;渗碳淬火硬化层和奥贝球铁中的残余奥氏体含量;高磷闸瓦中的磷共晶含量;锻造铝合金中的共晶硅含量,抱轴瓦白合金中的β相含量等。运用图画剖析仪的根本功用很便利地完结这些工作。若对某种资料的不一样基体安排进行定量金相分析,并与其机械功用对照,可深入研讨显微安排与机械功用之间的定量对应联系。

2.3 测定镀层厚度及脱碳层、渗碳层深度

2.3.1 镀层厚度测定

因为镀层下基体资料外表粗糙度或电镀技术的影响,使镀层存在着厚薄不均的表象,为处理因厚薄不均而产生的测量差错,图画分析仪在测量镀层时,首要在显现镀层截面描摹的屏幕上划很多条彼此平行且垂直于镀层外表、并横贯镀层的直线,这么每一条直线均能测出一镀层厚度数据,然后将这些数据进行处理,便得到镀层的均匀厚度、最大厚度、最小厚度等参数。若被测物是非常细微的金属丝,其圆周均有镀层,则取其横截面图画,从它的圆心出发呈不一样视点沿径向划很多直线,一样可测得。

2.3.2 测定脱碳层及渗碳层深度

首要测定基体安排的铁素体含量,然后在屏幕上划一条平行于外表并可移动的直线,核算经过该直线的铁素体含量,跟着直线向心部移动,当找到与基体安排中铁素体含量相符的区域时,该直线距表面的间隔即为脱碳层或渗碳层深度。

2.4 测定非金属夹杂物

图画分析仪用于分析非金属夹杂物,主要在两方面:其一为测定非金属夹杂物的数量、形状、尺度、散布等参数,研讨夹杂物与机械功能(特别是疲惫功能)之间的定量联系;其二是根据GB1056189规范鉴定钢中非金属夹杂物等级。例如:机车车辆铸钢出产中的单渣锻炼技术与双渣锻炼技术比较,具有能耗少、出产效率高及本钱低等特点,但因为单渣锻炼技术无分散脱氧处理,其锻炼的铸钢中非金属夹杂物在数量、形状、尺度、散布等方面与双渣法锻炼的铸钢是否存在较大区别,并由此而影响铸钢的机械功能。戚墅堰所选用图画分析仪对此问题展开了研讨,从两种技术锻炼的铸钢件中各取12只试样(取自4个炉次),每个试样测量30个视场。测定成果表明,两种技术锻炼的铸钢中的非金属夹杂物在数量、形状、颗粒尺度、分散度和均匀距离等方面根本上趋于共同;在显微安排一样的条件下,其机械功用也附近。这说明单渣锻炼技术若操控恰当,其铸钢中非金属夹杂物并不会增多。

根据GB10561《钢中非金属夹杂物显微鉴定办法》规范编制而成的夹杂物评级软件,其主要功能可对所要测定的夹杂物,根据GB10561规范中规则的4类夹杂物(A类一硫化物类、B类一氧化铝类、C类一硅酸盐类、D类一球状氧化物类)进行分类,然后参照规范予以评级。

2.5 核算球墨铸铁中石墨的球化率

球墨铸铁中石墨的球化率对其机械功用影响较大。因而,鉴定石墨球化率是金相查验中的一个重要项目。一般选用对比法鉴定,核算规律用于裁定,GB9441规范中规则在核算球化率之前,须先求得视场中每一颗石墨的单颗石墨面积率(石墨实践面积与其最小外接圆面积之比),然后换算成每颗石墨的形状系数,再按规范中的公式核算该视场的球化率。

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