图像分析仪在金相定量分析中的应用

2011-05-28李晓明

中国新技术新产品 2011年13期

李晓明

（天津重型装备工程研究有限公司，天津 300457）

1 前言

定量金相学是利用体视学原理，由二维金相试样磨面或薄膜上显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系的科学。由于金属材料对可见光是不透明的，各种各样的合金组织又十分复杂，要由金相分析的二维组织形貌定量地推证组织的三维形貌当然十分困难[1]。而图像分析仪的出现，为定量金相工作的研究与应用开拓了广阔的前景。它是将普通的金相显微镜与图像分析仪结合起来组成的，金相定量分析系统可以利用计算机对所获得的数字图像数据进行分析和处理[2]，在材料的组织特征与材料的性能之间建立定量关系，因此在当代的金相检验中我们应该有效利用其特点，更准确的提供检测数据。

2 图像分析仪的应用

2.1 图片处理功能应用

2.1.1 边界处理

此功能主要应用于晶粒度评级检测，包括线化边界设置--删除孤立边界或删除浮游边界、保留边界宽度、删除浮游长度、提取边界（依据边界连续性分割图像）、粗化和细化边界、实化和匀化边界。经过处理后如图1所示，此图像即可直接应用图像专项分析软件进行晶粒度评级。

图1 边界功能处理后得到的图像

2.1.2 筛选目标

此功能主要应用于分析指定特征物。软件能够同步监测和现实图像的各种特征和参数，包括面积、周长、直径、长度等，按照这些参数筛选目标。经过二值分割，序号和面积（不包括空洞）筛选，得到需要的绿色特征物。

图2 筛选目标结果图像

2.1.3 多相分析

此功能主要应用于多相组织的定量分析，以研究确定每相含量对性能的影响。其功能主要依靠软件的二值分割功能完成。图3对MC2相进行了二值分割，加入专项分析软件即可得到其含量。

图3 MC2相含量分析

2.2 专相分析功能

2.2.1 测量

图像分析仪可以测定脱碳层、渗氮层及渗碳层深度。例如从表层开始到至其组织与基体组织已无区别的那一点的距离即为脱碳层深度。本次试验以脱碳层测量为例，如图4所示，可以直接在图像上读取长度（如图4所示）或在专项分析软件中生成结果报告。

图4 脱碳层深度测量

2.2.2 晶粒度

晶粒度评级是金相检验工作中基础的检验项目，标准GB/T6394-2002规定的截点法(仲裁法)可获得准确的测量结果。使用图像分析仪的截点法进行晶粒度测定，可以直接并迅速精确地求出晶粒度级别。如图5所示，即可得到晶粒度级别、晶粒平均尺寸等结果。

图5 晶粒度截点法测量图

2.2.3 夹杂物

应用图像分析仪分析非金属夹杂物级别，能够测定非金属夹杂物的数量、尺寸，直接测量同一个视场内多个夹杂物的总长度，还可以测量夹杂物的宽度以确定其是否为超宽夹杂物。

3 对比试验

本文针对测量和夹杂物检测项目，分别采用金相评级法和图像分析仪检测法，得到的检测结果分别如表1、表2。

4 分析讨论

硫化物夹杂物测定的结果部分要比金相检测所报的结果偏高，分析其原因有以下几点：首先，硫化物夹杂物检验时要求直径80mm的视场中级别较大的夹杂通常贯穿整个视场，从图像分析仪摄像后的视场可看出，在同一视场中夹杂物的灰度不均，而灰度不均直接影响到检测的效果。脱碳层深度的测量结果略高于金相测量结果，主要原因是金相检测用目镜自带的标尺进行测量，最小刻度值为0.1，而图像分析仪测量可精确到0.001，因此其准确度要高。