第八章金相定量分析.ppt

金相分析 第八章金相定量分析 主讲教师高晶 8金相定量分析 主要内容 重点内容 定量金相主要测示的参数 体视学和定量金相学的定义 基本符号和基本方程的含义 定量金相的基本方法 比较法 计点法 截线法 截面法及联合截取法等几种定量金相分析的基本方法 定量分析在材料研究中的应用 8 1定量金相主要测示的参数 一 体视学和定量金相学 从二维图像推断三维组织图像的科学就叫体视学 把体视学应用于金相学研究的科学就叫定量金相学 体视学 定量金相学 8 1定量金相主要测示的参数 二 基本符号和基本方程 材料组织的 点数 P 线长 L 平面面积 A 曲面面积 S 体积 V 物体的个数 N 金相定量分析测量 1 基本符号 8 1定量金相主要测示的参数 二 基本符号和基本方程 表示被测量与测试用的量 用下标T表示 的比值 Pp 点分数 落入某个相内的点数 P 和总测试点数 PT 之比 即PP P PT PL 单位长度测试线所交的点数 PL P LT 1 mm PA一单位测试面积中的点数 PA P AT 1 mm2 PV一单位测试体积中的点数 1 mm3 LL 线段分数 单位长度测试线中处于某个相内的线段长度 mm mm LA 单位测试面积中线段长度 mm mm21 mm LV一单位测试体积中的线段长度 mm mm3或l mm2 AA 面积分数 单位测试面积中某个相所占有的面积 AA AA A AT SV一单位测试体积中被测相的曲面积SV S VT mm2 mm3或l mm Vv 单位测试体积中某个相的体积 Vv Vv V VT mm3 mm3 NL 单位测试线所交某个相的点数 1 mm NA一单位测试面积内某相的数量 NA NA N AT 1 mm2 Nv一单位测试体积中某个相的数 Nv Nv N VT 1 mm3 一平均线截距长度 LL NL mm 平均截面积 AA NA mm2 平均曲面积 SV Nv mm2 平均体积 Vv Nv mm3 8 1定量金相主要测示的参数 二 基本符号和基本方程 2 基本方程 1 Vv AA LL Pp 由被测相的体积百分比乘以其密度即可得到被测相的质量百分比 体积比 面积比 线长比及点数比是相等的关系 通过测量试样任一表面上被测相的点数比 线长比 面积比计算出体积比 2 SV 4LA 2PL 8 1定量金相主要测示的参数 二 基本符号和基本方程 2 基本方程 单位测试体积中被测相的表面积与单位测试面积中被测相所占的线长以及单位测试线上被测相中所占的点数的关系 通过测量单位测试面积中的被测相的表面与截面交线长度LA及单位测试线上被测相的点数 可以计算出单位测试体积中被测相的表面积 3 LV 2PA 8 1定量金相主要测示的参数 二 基本符号和基本方程 2 基本方程 单位测试体积中被测相的线长与单位测试面积中被测相所占的点数之间的关系 通过测量单位测试面积中被测相所占的点数 可以计算出不能直接测量的量LV 4 PV LVSV 2 2LVLA 2PAPL 8 1定量金相主要测示的参数 二 基本符号和基本方程 2 基本方程 单位测试体积中被测相的点数和单位测试面积上被测相的点数 以及单位测试线上被测相点数的关系 可以通过测量PA和PL 得到Pv 量纲 点 线 面 体 mm0 mm1 mm2 mm3 PP PL PA PV LV SV VV LA AA LL 测量值与计算值之间关系 8 2定量金相的基本方法 比较法 计点法 截线法 截面法及联合截取法等 一 比较法 把被测相与标准图进行比较 和标准图中哪一级接近就定为那一级 如 晶粒度 夹杂物 碳化物及偏析等可以用比较法测出其级别 例 放大100 时钢的晶粒度级别图 一级 二级 三级 四级 五级 六级 七级 八级 二 计点法 8 2定量金相的基本方法 在试样或照片上选择一定部位 数出格点落在被测相内的点数P 若测试网格的格点总数为PT 则可求得PP P PT 测试网格的选择1 第二相面积内格点不大于1且网线间距接近第二相间距 2 落在网格边界的点以二分之一计算 例 测定球墨铸铁中球状石墨的体积分数Vv 用4 4网格覆盖在组织图片上 石墨落在网格内点数P 1 2 1 2 1 2 网格测试点的总数PT 16 因此Vv Pp P PT 2 16 1 8 三 截线法 8 2定量金相的基本方法 截线法是用有一定长度的刻度尺来测量单位长度测试线上落在待测相上的线段长度的总长L 然后除以测试线总长度LT 即得待测相百分数LL L LT LT L1 L2 L3 L L1 L2 L3 LL L LT 截线法还可以测量PL 即单位测试线上与被测对象的交点数 截线法还可以测量NL 即单位测量线上被测对象的个数 四 截面法 8 2定量金相的基本方法 选定视场 其总面积为AT 测量出待测相面积A 则面积分数AA A AT 也可用带刻度的网格来测量单位面积上的交点数PA或单位测量面积上的物体个数NA A 测量方法 用求积仪进行测量 用称重法进行计算 五 联合测量法 8 2定量金相的基本方法 将计点法与截线法联合起来进行测量 通常用来测定PL和Pp 由定量分析的基本方程得到表面积和体积比值 即SV Vv 2PL Pp 8 3定量分析在材料研究中的应用 一 晶粒尺寸的测定 1 比较法 2 截线法 也叫弦计法或晶粒平均直径法 求出平均截距 查表或计算晶粒度级别 二 第二相颗粒的几何尺寸测定 8 3定量分析在材料研究中的应用 表示粒子间距的参数主要有两种 1 平均粒子间距 2 平均自由程 从粒子中心到另一邻近粒子中心的平均距离 用 表示 从粒子边界到另一邻近粒子边界的平均距离 用 表示 例 第二相粒子 测第二相所占百分比 及第二相粒子平均自由程 1 第二相所占百分比的测定 测出单位测试线上第二相所占的线长LL VV LL 用体积百分比乘以密度得到质量百分比 2 第二相颗粒的平均自由程的测定 第二相粒子 测出单位测试线上第二相粒子的个数NL 设两个粒子中心之间的距离为 则 1 NL 若第二相粒子平均自由程为 则1 LL NL 即 1 LL NL 8 3定量分析在材料研究中的应用 三 测量多相合金中各相的相对量 由基本方程 1 Vv AA LL Pp 可知 通过测某本Pp或LL 即可得到体积百分数Vv 再计算出质量百分数 例 有一Al Sn合金组织 欲求组织中较亮的 Al 相的百分数 在图中引多条直线 L 73 5mm 测白亮相截线长度 L 49mm 计算VV LL L L 67 依次把多条线的V 均求出 计算Vv的平均值 四 误差分析 8 3定量分析在材料研究中的应用 分析中 最常用的是标准误差用 表示 式中 Xi为第i次测量值 为测量值的算术平均值 n为测量次数 测量误差的计算步骤如下 1 记录n次测试的数据 X1 X2 Xn 2 计算测量值的平均值 3 求出测量值的标准误差 4 求出绝对统计误差 真值对平均值的误差 8 3定量分析在材料研究中的应用 五 自动图像分析仪的应用 成像系统 扫描系统 检测器 图像处理器 贮存器 显示屏 电传打印机 组成 成像系统 试样移动 扫描器 探头 计算机 数据处理 显示器 程序控制器 打印机计算器 中央处理机 中央处理机 输出设备 自动图像分析仪结构示意图 8 3定量分析在材料研究中的应用 五 自动图像分析仪的应用 应用 晶粒度测定 测定显微组织的含量 测定镀层厚度及脱碳层 渗碳层深度 测定非金属夹杂物 计算球墨铸铁中石墨的球化率 断口分形研究 例1 求得该金相图片的黑色和白色晶粒的晶粒度 采集的原始图像 分析使用软件的74号分析模块进行 1 第1步 亮度调整到 100 调整亮度后的图像 2 第2步 对比度调整到100 调整对比度后的图像 3 第3步 Sobel边缘检测 调整后的图像 4 第4步 手工描绘晶界 5 第5步 自动评级 搜索白晶粒 将边界B设为0 6 第6步 自动评级 同时搜索黑白晶粒 将边界B设为80 例2 非金属夹杂物显微评定模块 水平测微尺图像 垂直测微尺图像 水平标定 垂直标定 1 非金属夹杂物初始采样图像 2 进入 区域选择和图像处理界面 3 点击 图像处理 转换为灰度图像 4 点击 图像处理 灰度自动色阶 5 灰度自动色阶 处理效果 6 调整亮度 程度数值增加到70 7 调整对比度 程度数值增加到40 8 进入自动评级模块 9 自动评级 点击自动评级按钮完成 本次课小节 主要测示参数 基本方法 在材料研究中的应用 金相定量分析 体视学与定量金相学含义 基本符号与基本方程 比较法 计点法 截线法 截面法 联合测量法 晶粒尺寸的测定 第二相颗粒的几何尺寸测定 测量多相合金中各相的相对量 误差分析