圖像分析儀在鑒定金屬中的應用

摘要： 定量測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理研究的重要手段。圖像分析儀的應用。消除了傳統(tǒng)打點計數方法的人為影響，使測定結果準確度大幅提高，并能直觀地給出各組成相分布圖。
關鍵詞： 物理檢測 金相 圖像分析儀

1 前言

       近年來。隨著計算機技術的發(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。因此任何一個參數的測定都不能只靠人眼在顯微鏡下測定一個或幾個視場來確定。需用統(tǒng)計的方法對足夠多的視場進行大量的統(tǒng)計工作，才能保證測量結果的可靠性。如果僅靠人的眼睛在顯微鏡下進行目視評定。其準確性、一致性都很差。而且測定速度很慢，有些甚至因工作量過大而無法進行。圖像分析儀以先進的電子光學和電子計算機技術代替人眼觀察及統(tǒng)計計算�？梢匝杆�、準確、高精度地進行有統(tǒng)計意義的測定及數據處理。避免了人為因素對金相評定結果的影響。本文將介紹該圖像儀具有的功能及檢測結果的準確性。從而讓從事材料研究的科研工作者充分認識該設備的適用范圍。并充分利用該設備的優(yōu)勢開展材料研究工作。

2 圖像分析儀在金相檢驗中的應用

2．1 定量測定金屬顯微組織的百分含量
       定量地測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。
      長期以來．傳統(tǒng)的定量分析方法是利用投射光顯微鏡求積儀(即我們通常說的打點計數器)來進行。工作既費時又費力，且由于長時間在顯微鏡下觀察，人眼容易疲勞，極易造成人為誤差，定量結果和實際情況有一定的誤差。表1是求積儀與圖像分析儀分別測量不同材料中珠光體百分含量的對照表。

       從兩種測量方法的測量結果對比發(fā)現，用圖像分析儀測定的結果都比求積儀測定的結果高。分析這一現象，就要從打點計數器存在的誤差方面談：
       (1)用打點計數器測量的結果只是半定量，理論上講，打點計數越多，結果越準確，但這個“越準確”也只是相對于半定量而言．事實上也不能無限制地計數，因為每計數1000點需用時間1小時。
       (2)求積儀打一個點，代表一個視場，就是說打1000個點就代表了一個試樣上1000個視場，那么使用求積儀的誤差就在于：用一個點的數來代表一個視場。比如兩個視場。一個視場的珠光體量較多，另一個視場的珠光體量較少，求積儀都計為1／1000點的珠光體，這就存在一個誤差；甚至有的時候，在珠光體多的視場，求積儀卻記為1／1000點的鐵素體，在統(tǒng)計結果上存在的誤差就更大。
       (3)用求積儀打點還存在一個最大的缺點，就是人為的判斷誤差以及不同的檢測人員有其不同的主觀判斷之間的誤差。
       (4)有一部分細小的珠光體，用求積儀測量時會被人為忽略，而有一部分是根本不可能測到的，這對測定珠光體量帶來一定的誤差。
        用圖像分析儀則可以較全面、完整地統(tǒng)計珠光體的含量，因而統(tǒng)計結果高于求積儀法。圖1為圖像分析儀對珠光體含量的統(tǒng)計示意圖，圖中陰影部分是圖像分析儀自動統(tǒng)計計算的珠光體量，可見圖像儀的測量可完整包含一個視場中的所有珠光體量，測量的準確度較高。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定珠光體百分含量時。也是檢測的視場數越多越精確，其原因就是視場數越多，越能代表整個試樣的實際情況。

       從以上的分析可得出一個結論：由于求積儀是對一個點的精度，而圖像分析儀是對一個視場的面積的精度，所以說利用圖像分析儀測定的相百分含量的準確度相對要精確，而且檢驗所用的時間也比傳統(tǒng)做法少。
2．2 晶粒度測定
      測量晶粒度是金相檢驗工作中經常進行的檢驗項目。傳統(tǒng)的方法是參照有關標準(GBIT6394?2002)中的標準圖片，采用與標準圖片相比較的方法定出晶粒度級別，此方法簡便、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：面積法和截點法，雖然可獲得準確的測量結果，但這兩種方法使用起來很不方便，其繁瑣程度令人望而生畏。如果利用圖像儀采用截點法進行晶粒度測定，則可以直接而迅速地求出晶粒度級別。表2是傳統(tǒng)的檢驗方法與圖像分析儀檢驗的結果對照表。
       從表2可以看出，傳統(tǒng)的檢驗結果與圖像分析儀檢驗結果相差半級，這是由于在制樣時，晶粒內部可能存在各種析出物，以及因腐蝕控制不當造成晶界斷裂，在使用傳統(tǒng)的評級方法時，由于顯微鏡下觀察的視覺誤差造成評級上有一定的誤差；還有用傳統(tǒng)的檢驗方法中的截點法來測定晶粒的平均晶粒度級別時， 由于用眼睛在顯微鏡下數晶粒數存在誤差，使測定時要做到準確也有一定的困難；傳統(tǒng)的檢驗方法還存在一個檢測人員之間的誤差，實驗方法規(guī)定允許誤差為±0．5級。若用圖像分析儀�？捎脙x器圖像處理功能，去除晶粒內的析出物和對晶界進行重建，得到完整的晶粒圖像，評定時相對較準確。兩種方法相比較，還有一個最大的特點就是檢測時間。使用圖像分析儀檢測時間只有原來的三分之一。

3 測定非金屬夾雜物

      圖像分析儀用于分析非金屬夾雜物主要在兩個方面：一是根據GB、/T10561?1989標準評定鋼中非金屬夾雜物級別：其次就是測定非金屬夾雜物的數量、形態(tài)、尺寸、分布等參數。這些夾雜物參數對研究生產中的冶煉工藝是非常重要的．但恰恰是這些參數。在以前我們是根本無法測量的。

4 檢測球墨鑄鐵中石墨球化率

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

       式中n _1.0、n _0.8、n _0.6、n _0.3、n₀分別表示該視場中五種球狀修正系數的石墨顆數。這五種不同形狀的石墨顆數。需要檢測人員用眼睛在顯微鏡下進行分辨、計數，不但繁瑣，而且準確度也差。用圖像儀分析測量評定，則能自動、快速、準確地完成以上工作，而且測試結果清楚明了。

5 結束語
       圖像分析儀是對材料進行定量金相研究的強有力工具，也是日常檢驗的好幫手，可以避免人工評定帶來的主觀誤差。圖像分析儀在金相分析中的應用，拓展了金相檢驗的檢測項目，促進了檢測水平的提高。對材料金相組織的研究工作十分有益。
       在市場競爭日益激烈的今天．誰掌握了先進的技術，誰就可能占據市場的制高點。不斷創(chuàng)新，開發(fā)出市場需要的新產品。是一個企業(yè)發(fā)展的不竭動力。較高的檢測技術能力和水平是不斷創(chuàng)新、開發(fā)新產品的基礎。也是提高產品品牌知名度的有效保證。