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    如何估算鋼金相圖像中晶粒度 ?

    作者:admin    發布時間:2022年8月11日 0:28:48     瀏覽次數 :0

    如何估算鋼金相圖像中晶粒度
    金相分析是對金屬進行研究和性能測試的重要手段,在顯微鏡下觀察,絕大多數的金屬材料是由許多細小的晶粒組成。傳統的材料學理論認為,晶粒細小材料的常規力學性能如拉伸強度、韌性、塑性等均相對較好;晶粒的尺寸還會影響金屬的疲勞強度。因此,在金屬性能分析中,晶粒尺寸(即晶粒度)的估算顯得十分重要。
    金屬是由許多大小各異的微小晶粒組成,晶粒與晶粒之間由晶界分隔開,由于金屬中的晶粒個體大小各異,而晶粒個體通常不能決定金屬的性能,分析某粒晶粒的大小因而沒有特別意義,晶粒度往往表征的是晶粒的平均尺寸。


    由于金相的顯微原始圖像往往存在噪聲,晶粒與晶界間大多數情況下不是很清晰,不便于計算機分析,因此,有必要在計算機自動分析前進行適當的預處理。

    1、晶粒計數
    單位面積中晶粒的數量與晶粒的尺寸有關,晶粒的大小對金屬的拉伸強度、韌性、塑性等機械性質有決定性的影響。因此,晶粒的計數在金相分析中具有相當重要的意義。
    所謂填充剔除計數法,就是根據行或列掃描圖像,當第一次碰到一個物體(白色)時,計數器加一,且將該物體填充為別的顏色(黑色),以后再掃描到該物體時,掃描程序不再將其當作物體,即該物體在一次計數后就被剔除,從而保證了該物體被計數一次。

    由于細化后的晶界是八連通的網狀線條,因此,應用填充剔除計數法時,必須注意選用四連通的方式填充晶粒。


    2、晶粒度估算

    金屬晶粒的尺寸(或晶粒度)對其在室溫及高溫下的機械性質有決定性的影響,晶粒尺寸的細化也被作為鋼的熱處理中最重要的強化途徑之一。因此,在金屬性能分析中,晶粒尺寸的估算顯得十分重要。


    3、晶粒面積估算
    在平面圖像中,晶粒的晶粒度有時由其面積來表征。晶粒的面積定義為:在數字圖像中,晶粒的面積就是其所占的像素數。
    單個晶粒的面積沒有實際意義,但一定區域中所有晶粒的平均面積卻可以用來反映金相的晶粒度。其晶粒的平均面積可以用下式來粗略估算:ASG=(S-PB)/N,其中ASG 代表晶粒的平均面積,S 為圖像的大小,PB為晶界所占的總像素,N 為圖像中晶粒的顆數,S=128×128,N=85,PB可由晶界跟蹤算法統計獲得,其值為1 862,故ASG=170.8 個像素。
    分析可知,圖像邊界處的許多晶粒是不完整的,將它們用在統計數據中是不精確的,往往會造成平均面積變小,因此,為了克服這一缺點,更精確的統計方法是剔除不完整的晶粒,然后求出所有完整晶粒面積的平均值。

    圖像邊界處的不完整晶??梢赃@樣剔除:圖像向四周各擴展一個白像素點,使圖像邊界處的不完整晶粒成為一個連通的整體,然后將其填充為黑色。由于白色的封閉區域是晶粒,因此被填充為黑色的不完整晶粒將不被統計。


    4、晶粒直徑估算
    更多時候,晶粒尺寸是由其直徑來表征的。例如,許多金屬的屈服應力sy 和晶粒直徑d 之間滿足Hall—Petch 關系: 式中s0 和ky 為常數??梢?,晶粒直徑的計算是很有必要的。
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