金相定量分析金相室

金相定量分析第一頁，共五十四頁?！?金相定量分析主要內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容

◆定量金相主要測(cè)示的參數(shù)

體視學(xué)和定量金相學(xué)的定義

基本符號(hào)和基本方程的含義

◆定量金相的基本方法

比較法、計(jì)點(diǎn)法、截線法、截面法及聯(lián)合截取法等幾種定量金相分析的基本方法◆定量分析在材料研究中的應(yīng)用

第二頁，共五十四頁?！?.1定量金相主要測(cè)示的參數(shù)

一、體視學(xué)和定量金相學(xué)

從二維圖像推斷三維組織圖像的科學(xué)就叫體視學(xué)

把體視學(xué)應(yīng)用于金相學(xué)研究的科學(xué)就叫定量金相學(xué)

體視學(xué)定量金相學(xué)第三頁，共五十四頁?！?.1定量金相主要測(cè)示的參數(shù)

二、基本符號(hào)和基本方程材料組織的：點(diǎn)數(shù)(P)線長(zhǎng)(L)平面面積(A)曲面面積(S)體積(V)物體的個(gè)數(shù)(N)金相定量分析測(cè)量？第四頁，共五十四頁。1、基本符號(hào)§8.1定量金相主要測(cè)示的參數(shù)

二、基本符號(hào)和基本方程表示被測(cè)量與測(cè)試用的量(用下標(biāo)T表示)的比值。Pp—點(diǎn)分?jǐn)?shù)，落入某個(gè)相內(nèi)的點(diǎn)數(shù)(P)和總測(cè)試點(diǎn)數(shù)(PT)之比，即PP=P/PT

PL—單位長(zhǎng)度測(cè)試線所交的點(diǎn)數(shù)，PL=P/LT(1/mm)

第五頁，共五十四頁。PA一單位測(cè)試面積中的點(diǎn)數(shù)，PA=P/AT(1/mm2)PV一單位測(cè)試體積中的點(diǎn)數(shù)(1/mm3)LL—線段分?jǐn)?shù)，單位長(zhǎng)度測(cè)試線中處于某個(gè)相內(nèi)的線段長(zhǎng)度(mm/mm)LA—單位測(cè)試面積中線段長(zhǎng)度(mm/mm21/mm)LV一單位測(cè)試體積中的線段長(zhǎng)度(mm/mm3

或l/mm2)第六頁，共五十四頁。AA—面積分?jǐn)?shù)，單位測(cè)試面積中某個(gè)相所

占有的面積，AA=(AA)α=Aα/AT

SV一單位測(cè)試體積中被測(cè)相的曲面積SV=S/VT(mm2/mm3或l/mm)Vv—單位測(cè)試體積中某個(gè)相的體積，Vv=(Vv)α=Vα/VT（mm3/mm3)

NL—單位測(cè)試線所交某個(gè)相的點(diǎn)數(shù)(1/mm)

NA一單位測(cè)試面積內(nèi)某相的數(shù)量，NA=（NA)α=Nα/AT(1/mm2)第七頁，共五十四頁。Nv一單位測(cè)試體積中某個(gè)相的數(shù),Nv=（Nv)α=Nα/VT(1/mm3)一平均線截距長(zhǎng)度，=LL/NL(mm)

—平均截面積，=AA/NA(mm2)

—平均曲面積，=SV/Nv(mm2)

—平均體積，=Vv/Nv(mm3)第八頁，共五十四頁?！?.1定量金相主要測(cè)示的參數(shù)

二、基本符號(hào)和基本方程2、基本方程(1)Vv=AA=LL=Pp

③由被測(cè)相的體積百分比乘以其密度即可得到被測(cè)相的質(zhì)量百分比。①體積比、面積比、線長(zhǎng)比及點(diǎn)數(shù)比是相等的關(guān)系②通過測(cè)量試樣任一表面上被測(cè)相的點(diǎn)數(shù)比、線長(zhǎng)比、面積比計(jì)算出體積比第九頁，共五十四頁。(2)SV=4LA/π=2PL

§8.1定量金相主要測(cè)示的參數(shù)

二、基本符號(hào)和基本方程2、基本方程①單位測(cè)試體積中被測(cè)相的表面積與單位測(cè)試面積中被測(cè)相所占的線長(zhǎng)以及單位測(cè)試線上被測(cè)相中所占的點(diǎn)數(shù)的關(guān)系②通過測(cè)量單位測(cè)試面積中的被測(cè)相的表面與截面交線長(zhǎng)度LA及單位測(cè)試線上被測(cè)相的點(diǎn)數(shù)，可以計(jì)算出單位測(cè)試體積中被測(cè)相的表面積第十頁，共五十四頁。(3)LV=2PA§8.1定量金相主要測(cè)示的參數(shù)

二、基本符號(hào)和基本方程2、基本方程①單位測(cè)試體積中被測(cè)相的線長(zhǎng)與單位測(cè)試面積中被測(cè)相所占的點(diǎn)數(shù)之間的關(guān)系②通過測(cè)量單位測(cè)試面積中被測(cè)相所占的點(diǎn)數(shù)，可以計(jì)算出不能直接測(cè)量的量LV

第十一頁，共五十四頁。(4)PV=LVSV/2=2LVLA/π=2PAPL§8.1定量金相主要測(cè)示的參數(shù)

二、基本符號(hào)和基本方程2、基本方程①單位測(cè)試體積中被測(cè)相的點(diǎn)數(shù)和單位測(cè)試面積上被測(cè)相的點(diǎn)數(shù)，以及單位測(cè)試線上被測(cè)相點(diǎn)數(shù)的關(guān)系②可以通過測(cè)量PA和PL，得到Pv

第十二頁，共五十四頁。量綱點(diǎn)線面體mm0mm1mm2mm3PPPLPAPVLVSVVVLAAALL測(cè)量值與計(jì)算值之間關(guān)系第十三頁，共五十四頁?！?.2定量金相的基本方法

比較法、計(jì)點(diǎn)法、截線法、截面法及聯(lián)合截取法等。一、比較法把被測(cè)相與標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行比較，和標(biāo)準(zhǔn)圖中哪一級(jí)接近就定為那一級(jí)。如：晶粒度、夾雜物、碳化物及偏析等可以用比較法測(cè)出其級(jí)別。第十四頁，共五十四頁。例放大100×?xí)r鋼的晶粒度級(jí)別圖一級(jí)二級(jí)第十五頁，共五十四頁。三級(jí)四級(jí)第十六頁，共五十四頁。五級(jí)六級(jí)第十七頁，共五十四頁。七級(jí)八級(jí)第十八頁，共五十四頁。二、計(jì)點(diǎn)法§8.2定量金相的基本方法

在試樣或照片上選擇一定部位，數(shù)出格點(diǎn)落在被測(cè)相內(nèi)的點(diǎn)數(shù)P，若測(cè)試網(wǎng)格的格點(diǎn)總數(shù)為PT，則可求得PP=P/PT。測(cè)試網(wǎng)格的選擇1、第二相面積內(nèi)格點(diǎn)不大于1且網(wǎng)線間距接近第二相間距;2、落在網(wǎng)格邊界的點(diǎn)以二分之一計(jì)算。第十九頁，共五十四頁。例測(cè)定球墨鑄鐵中球狀石墨的體積分?jǐn)?shù)Vv？用4×4網(wǎng)格覆蓋在組織圖片上，石墨落在網(wǎng)格內(nèi)點(diǎn)數(shù)P=1/2+1/2+1=2

網(wǎng)格測(cè)試點(diǎn)的總數(shù)PT=16，因此Vv=Pp=P/PT=2/16=1/8第二十頁，共五十四頁。三、截線法§8.2定量金相的基本方法

截線法是用有一定長(zhǎng)度的刻度尺來測(cè)量單位長(zhǎng)度測(cè)試線上落在待測(cè)相上的線段長(zhǎng)度的總長(zhǎng)L，然后除以測(cè)試線總長(zhǎng)度LT，即得待測(cè)相百分?jǐn)?shù)LL=L/LT

LTL1L2L3L=L1+L2+L3LL=L/LT第二十一頁，共五十四頁。

截線法還可以測(cè)量PL,即單位測(cè)試線上與被測(cè)對(duì)象的交點(diǎn)數(shù)截線法還可以測(cè)量NL,即單位測(cè)量線上被測(cè)對(duì)象的個(gè)數(shù)第二十二頁，共五十四頁。四、截面法

§8.2定量金相的基本方法選定視場(chǎng),其總面積為AT,測(cè)量出待測(cè)相面積Aα

,則面積分?jǐn)?shù)AA=Aα/AT

也可用帶刻度的網(wǎng)格來測(cè)量單位面積上的交點(diǎn)數(shù)PA或單位測(cè)量面積上的物體個(gè)數(shù)NA

Aα測(cè)量方法:用求積儀進(jìn)行測(cè)量用稱重法進(jìn)行計(jì)算第二十三頁，共五十四頁。五、聯(lián)合測(cè)量法§8.2定量金相的基本方法將計(jì)點(diǎn)法與截線法聯(lián)合起來進(jìn)行測(cè)量，通常用來測(cè)定PL和Pp，由定量分析的基本方程得到表面積和體積比值，即SV/Vv=2PL/Pp。第二十四頁，共五十四頁?！?.3定量分析在材料研究中的應(yīng)用一、晶粒尺寸的測(cè)定1、比較法2、截線法（也叫弦計(jì)法或晶粒平均直徑法）求出平均截距，查表或計(jì)算晶粒度級(jí)別

第二十五頁，共五十四頁。二、第二相顆粒的幾何尺寸測(cè)定

§8.3定量分析在材料研究中的應(yīng)用表示粒子間距的參數(shù)主要有兩種：1、平均粒子間距2、平均自由程從粒子中心到另一鄰近粒子中心的平均距離。用σ表示從粒子邊界到另一鄰近粒子邊界的平均距離。用λ表示第二十六頁，共五十四頁。例第二相粒子測(cè)第二相所占百分比？及第二相粒子平均自由程？1、第二相所占百分比的測(cè)定

①測(cè)出單位測(cè)試線上第二相所占的線長(zhǎng)LL

②VV=LL③用體積百分比乘以密度得到質(zhì)量百分比

第二十七頁，共五十四頁。2、第二相顆粒的平均自由程的測(cè)定

第二相粒子①測(cè)出單位測(cè)試線上第二相粒子的個(gè)數(shù)NL

②設(shè)兩個(gè)粒子中心之間的距離為σ，則σ=1/NL

③若第二相粒子平均自由程為λ，則1－LL=λNL即，λ=（1－LL）/NL

第二十八頁，共五十四頁?！?.3定量分析在材料研究中的應(yīng)用三、測(cè)量多相合金中各相的相對(duì)量由基本方程(1)Vv=AA=LL=Pp

可知，通過測(cè)某本Pp或LL，即可得到體積百分?jǐn)?shù)Vv，再計(jì)算出質(zhì)量百分?jǐn)?shù)第二十九頁，共五十四頁。例有一Al-Sn合金組織，欲求組織中較亮的α（Al）相的百分?jǐn)?shù)？①在圖中引多條直線，L=73.5mm②測(cè)白亮相截線長(zhǎng)度，Lα=49mm③計(jì)算VV=LL=Lα/L=67%④依次把多條線的Vα%均求出，計(jì)算Vv的平均值

第三十頁，共五十四頁。四、誤差分析§8.3定量分析在材料研究中的應(yīng)用分析中，最常用的是標(biāo)準(zhǔn)誤差用σ表示

σ=式中，Xi為第i次測(cè)量值，為測(cè)量值的算術(shù)平均值，n為測(cè)量次數(shù)

第三十一頁，共五十四頁。測(cè)量誤差的計(jì)算步驟如下：

1、記錄n次測(cè)試的數(shù)據(jù)：X1，X2，…，Xn；2、計(jì)算測(cè)量值的平均值：

=3、求出測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)誤差：σ=4、求出絕對(duì)統(tǒng)計(jì)誤差（真值對(duì)平均值的誤差）：δ=σ/第三十二頁，共五十四頁?！?.3定量分析在材料研究中的應(yīng)用五、自動(dòng)圖像分析儀的應(yīng)用成像系統(tǒng)掃描系統(tǒng)檢測(cè)器圖像處理器貯存器顯示屏電傳打印機(jī)組成第三十三頁，共五十四頁。成像系統(tǒng)試樣移動(dòng)掃描器探頭計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理顯示器程序控制器打印機(jī)計(jì)算器中央處理機(jī)中央處理機(jī)輸出設(shè)備自動(dòng)圖像分析儀結(jié)構(gòu)示意圖第三十四頁，共五十四頁?！?.3定量分析在材料研究中的應(yīng)用五、自動(dòng)圖像分析儀的應(yīng)用應(yīng)用晶粒度測(cè)定

測(cè)定顯微組織的含量

測(cè)定鍍層厚度及脫碳層、滲碳層深度

測(cè)定非金屬夾雜物

計(jì)算球墨鑄鐵中石墨的球化率

斷口分形研究

第三十五頁，共五十四頁。例1求得該金相圖片的黑色和白色晶粒的晶粒度?采集的原始圖像第三十六頁，共五十四頁。分析使用軟件的74號(hào)分析模塊進(jìn)行1.第1步，亮度調(diào)整到-100：調(diào)整亮度后的圖像第三十七頁，共五十四頁。2.第2步，對(duì)比度調(diào)整到100：調(diào)整對(duì)比度后的圖像第三十八頁，共五十四頁。3.第3步，Sobel邊緣檢測(cè)：調(diào)整后的圖像第三十九頁，共五十四頁。4.第4步，手工描繪晶界：第四十頁，共五十四頁。5.第5步，自動(dòng)評(píng)級(jí)-搜索白晶粒（將邊界B設(shè)為0）：第四十一頁，共五十四頁。6.第6步，自動(dòng)評(píng)級(jí)-同時(shí)搜索黑白晶粒（將邊界B設(shè)為80）：第四十二頁，共五十四頁。例2非金屬夾雜物顯微評(píng)定模塊水平測(cè)微尺圖像

垂直測(cè)微尺圖像

第四十三頁，共五十四頁。水平標(biāo)定垂直標(biāo)定第四十四頁，共五十四頁。1.非金屬夾雜物初始采樣圖像：

第四十五頁，共五十四頁。2.進(jìn)入{區(qū)域選擇和圖像處理界面}：

第四十六頁，共五十四頁。3.點(diǎn)擊[圖像處理]-[轉(zhuǎn)換為灰度圖像]：

第四十七頁，共五十四頁。4.點(diǎn)擊[圖像處理]-[灰度自動(dòng)色階]：

第四十八頁，共五十四頁。5.[灰度自動(dòng)色階]處理效果：

第四十九頁，共五十四頁。6.調(diào)整亮度(程度數(shù)值增加到70)：

第五