圖像分析儀在鑒定金屬中的應(yīng)用

圖像分析儀在鑒定金屬中的應(yīng)用

摘要： 定量測(cè)定金屬材料中顯微組織的各相百分含量，是鑒定金屬材料性能和機(jī)理研究的重要手段。圖像分析儀的應(yīng)用。消除了傳統(tǒng)打點(diǎn)計(jì)數(shù)方法的人為影響，使測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確度大幅提高，并能直觀地給出各組成相分布圖。
關(guān)鍵詞： 物理檢測(cè) 金相 圖像分析儀

1 前言

       近年來(lái)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，圖像分析儀被廣泛地用于金相分析中，使傳統(tǒng)的金相分析技術(shù)從定性或半定量的工作狀態(tài)逐步向定量金相分析方向發(fā)展。
       金屬材料中的顯微組織和非金屬夾雜物等并非均勻分布。因此任何一個(gè)參數(shù)的測(cè)定都不能只靠人眼在顯微鏡下測(cè)定一個(gè)或幾個(gè)視場(chǎng)來(lái)確定。需用統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)足夠多的視場(chǎng)進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)工作，才能保證測(cè)量結(jié)果的可靠性。如果僅靠人的眼睛在顯微鏡下進(jìn)行目視評(píng)定。其準(zhǔn)確性、一致性都很差。而且測(cè)定速度很慢，有些甚至因工作量過(guò)大而無(wú)法進(jìn)行。圖像分析儀以先進(jìn)的電子光學(xué)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)代替人眼觀察及統(tǒng)計(jì)計(jì)算。可以迅速、準(zhǔn)確、高精度地進(jìn)行有統(tǒng)計(jì)意義的測(cè)定及數(shù)據(jù)處理。避免了人為因素對(duì)金相評(píng)定結(jié)果的影響。本文將介紹該圖像儀具有的功能及檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。從而讓從事材料研究的科研工作者充分認(rèn)識(shí)該設(shè)備的適用范圍。并充分利用該設(shè)備的優(yōu)勢(shì)開(kāi)展材料研究工作。

2 圖像分析儀在金相檢驗(yàn)中的應(yīng)用

2．1 定量測(cè)定金屬顯微組織的百分含量
       定量地測(cè)定金屬材料中顯微組織各組成相的百分含量。是圖像分析儀在金相分析中的重要用途之一。是材料科研工作者深入研究材料的熱處理狀態(tài)、性能必不可少的工作。
      長(zhǎng)期以來(lái)．傳統(tǒng)的定量分析方法是利用投射光顯微鏡求積儀(即我們通常說(shuō)的打點(diǎn)計(jì)數(shù)器)來(lái)進(jìn)行。工作既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，且由于長(zhǎng)時(shí)間在顯微鏡下觀察，人眼容易疲勞，極易造成人為誤差，定量結(jié)果和實(shí)際情況有一定的誤差。表1是求積儀與圖像分析儀分別測(cè)量不同材料中珠光體百分含量的對(duì)照表。

       從兩種測(cè)量方法的測(cè)量結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，用圖像分析儀測(cè)定的結(jié)果都比求積儀測(cè)定的結(jié)果高。分析這一現(xiàn)象，就要從打點(diǎn)計(jì)數(shù)器存在的誤差方面談：
       (1)用打點(diǎn)計(jì)數(shù)器測(cè)量的結(jié)果只是半定量，理論上講，打點(diǎn)計(jì)數(shù)越多，結(jié)果越準(zhǔn)確，但這個(gè)“越準(zhǔn)確”也只是相對(duì)于半定量而言．事實(shí)上也不能無(wú)限制地計(jì)數(shù)，因?yàn)槊坑?jì)數(shù)1000點(diǎn)需用時(shí)間1小時(shí)。
       (2)求積儀打一個(gè)點(diǎn)，代表一個(gè)視場(chǎng)，就是說(shuō)打1000個(gè)點(diǎn)就代表了一個(gè)試樣上1000個(gè)視場(chǎng)，那么使用求積儀的誤差就在于：用一個(gè)點(diǎn)的數(shù)來(lái)代表一個(gè)視場(chǎng)。比如兩個(gè)視場(chǎng)。一個(gè)視場(chǎng)的珠光體量較多，另一個(gè)視場(chǎng)的珠光體量較少，求積儀都計(jì)為1／1000點(diǎn)的珠光體，這就存在一個(gè)誤差；甚至有的時(shí)候，在珠光體多的視場(chǎng)，求積儀卻記為1／1000點(diǎn)的鐵素體，在統(tǒng)計(jì)結(jié)果上存在的誤差就更大。
       (3)用求積儀打點(diǎn)還存在一個(gè)最大的缺點(diǎn)，就是人為的判斷誤差以及不同的檢測(cè)人員有其不同的主觀判斷之間的誤差。
       (4)有一部分細(xì)小的珠光體，用求積儀測(cè)量時(shí)會(huì)被人為忽略，而有一部分是根本不可能測(cè)到的，這對(duì)測(cè)定珠光體量帶來(lái)一定的誤差。
        用圖像分析儀則可以較全面、完整地統(tǒng)計(jì)珠光體的含量，因而統(tǒng)計(jì)結(jié)果高于求積儀法。圖1為圖像分析儀對(duì)珠光體含量的統(tǒng)計(jì)示意圖，圖中陰影部分是圖像分析儀自動(dòng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算的珠光體量，可見(jiàn)圖像儀的測(cè)量可完整包含一個(gè)視場(chǎng)中的所有珠光體量，測(cè)量的準(zhǔn)確度較高。但由于樣品的顯微組織分布的均勻性不一致， 因此用圖像分析儀測(cè)定珠光體百分含量時(shí)。也是檢測(cè)的視場(chǎng)數(shù)越多越精確，其原因就是視場(chǎng)數(shù)越多，越能代表整個(gè)試樣的實(shí)際情況。

       從以上的分析可得出一個(gè)結(jié)論：由于求積儀是對(duì)一個(gè)點(diǎn)的精度，而圖像分析儀是對(duì)一個(gè)視場(chǎng)的面積的精度，所以說(shuō)利用圖像分析儀測(cè)定的相百分含量的準(zhǔn)確度相對(duì)要精確，而且檢驗(yàn)所用的時(shí)間也比傳統(tǒng)做法少。
2．2 晶粒度測(cè)定
      測(cè)量晶粒度是金相檢驗(yàn)工作中經(jīng)常進(jìn)行的檢驗(yàn)項(xiàng)目。傳統(tǒng)的方法是參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(GBIT6394?2002)中的標(biāo)準(zhǔn)圖片，采用與標(biāo)準(zhǔn)圖片相比較的方法定出晶粒度級(jí)別，此方法簡(jiǎn)便、速度快，但主觀上的誤差也比較大。若采用GB／T6394-2002規(guī)定的另外兩種方法。即：面積法和截點(diǎn)法，雖然可獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，但這兩種方法使用起來(lái)很不方便，其繁瑣程度令人望而生畏。如果利用圖像儀采用截點(diǎn)法進(jìn)行晶粒度測(cè)定，則可以直接而迅速地求出晶粒度級(jí)別。表2是傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法與圖像分析儀檢驗(yàn)的結(jié)果對(duì)照表。
       從表2可以看出，傳統(tǒng)的檢驗(yàn)結(jié)果與圖像分析儀檢驗(yàn)結(jié)果相差半級(jí)，這是由于在制樣時(shí)，晶粒內(nèi)部可能存在各種析出物，以及因腐蝕控制不當(dāng)造成晶界斷裂，在使用傳統(tǒng)的評(píng)級(jí)方法時(shí)，由于顯微鏡下觀察的視覺(jué)誤差造成評(píng)級(jí)上有一定的誤差；還有用傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法中的截點(diǎn)法來(lái)測(cè)定晶粒的平均晶粒度級(jí)別時(shí)， 由于用眼睛在顯微鏡下數(shù)晶粒數(shù)存在誤差，使測(cè)定時(shí)要做到準(zhǔn)確也有一定的困難；傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法還存在一個(gè)檢測(cè)人員之間的誤差，實(shí)驗(yàn)方法規(guī)定允許誤差為±0．5級(jí)。若用圖像分析儀。可用儀器圖像處理功能，去除晶粒內(nèi)的析出物和對(duì)晶界進(jìn)行重建，得到完整的晶粒圖像，評(píng)定時(shí)相對(duì)較準(zhǔn)確。兩種方法相比較，還有一個(gè)最大的特點(diǎn)就是檢測(cè)時(shí)間。使用圖像分析儀檢測(cè)時(shí)間只有原來(lái)的三分之一。

3 測(cè)定非金屬夾雜物

      圖像分析儀用于分析非金屬夾雜物主要在兩個(gè)方面：一是根據(jù)GB、/T10561?1989標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定鋼中非金屬夾雜物級(jí)別：其次就是測(cè)定非金屬夾雜物的數(shù)量、形態(tài)、尺寸、分布等參數(shù)。這些夾雜物參數(shù)對(duì)研究生產(chǎn)中的冶煉工藝是非常重要的．但恰恰是這些參數(shù)。在以前我們是根本無(wú)法測(cè)量的。

4 檢測(cè)球墨鑄鐵中石墨球化率

       準(zhǔn)確評(píng)定球墨鑄鐵石墨球化率是圖像分析儀的又一重要項(xiàng)目。通常采用比較法或者計(jì)算法評(píng)定，比較法評(píng)定的石墨球化率范圍較大；采用計(jì)算法，工作又十分繁瑣，需要按下列公式計(jì)算球化率：

       式中n _1.0、n _0.8、n _0.6、n _0.3、n₀分別表示該視場(chǎng)中五種球狀修正系數(shù)的石墨顆數(shù)。這五種不同形狀的石墨顆數(shù)。需要檢測(cè)人員用眼睛在顯微鏡下進(jìn)行分辨、計(jì)數(shù)，不但繁瑣，而且準(zhǔn)確度也差。用圖像儀分析測(cè)量評(píng)定，則能自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地完成以上工作，而且測(cè)試結(jié)果清楚明了。

5 結(jié)束語(yǔ)
       圖像分析儀是對(duì)材料進(jìn)行定量金相研究的強(qiáng)有力工具，也是日常檢驗(yàn)的好幫手，可以避免人工評(píng)定帶來(lái)的主觀誤差。圖像分析儀在金相分析中的應(yīng)用，拓展了金相檢驗(yàn)的檢測(cè)項(xiàng)目，促進(jìn)了檢測(cè)水平的提高。對(duì)材料金相組織的研究工作十分有益。
       在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天．誰(shuí)掌握了先進(jìn)的技術(shù)，誰(shuí)就可能占據(jù)市場(chǎng)的制高點(diǎn)。不斷創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出市場(chǎng)需要的新產(chǎn)品。是一個(gè)企業(yè)發(fā)展的不竭動(dòng)力。較高的檢測(cè)技術(shù)能力和水平是不斷創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的基礎(chǔ)。也是提高產(chǎn)品品牌知名度的有效保證。