摘要：金相分析中具體參數的測定不能依靠人眼在顯微鏡下測定一個或幾個視場來確定，需要對視場進行大量的統計工作，才能保證測量結果的可靠性。目前在試驗中為了得到可靠的結果，均采用先進的彩色金相分析系統對金屬或其它材料的晶粒度、顯微組織含量、球墨鑄鐵球化率等進行精確分析。

關鍵詞：顯微組織；金相分析；晶粒度；球墨鑄鐵；球化率；顯微結構分析

前言

圖像分析技術目前在金相分析中應用較為廣泛，改變了傳統的金相分析技術，使金相分析技術從定性或半定量的工作狀態已經向定量的金相分析方向發展。傳統的金相分析一般通過顯微鏡觀察拋光的金相試樣表面來定性地描述金屬材料的顯微組織特征或采用評判標準中的各種標準圖片比較來評定顯微組織、晶粒度等，這種方法精確性不高，評定時帶有很大的主觀性，其結果的重現性也不好。金相分析系統的應用能定性的評定材料的組織，能更科學有效的評價材料的特性。

1. 金相分析系統在分析中的應用

1.1 晶粒度測定

晶粒度測量是金相檢驗工作中經常進行的檢驗項目。傳統的方法是參照有關標準(GB/T6394-2002^[2])中的標準圖片，采用與標準圖片相比較的方法評定出晶粒度級別，此方法簡便、速度快，但主觀上的誤差也比較大。若采用GB/T 6394-2002中規定的另外兩種方法，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。截點法是通過統計給定長度的測量網格上的晶界截數來測定晶粒度的，其晶粒度級別指數G的計算公式為G=-3.2877+6.64391g(M×N／L)式中， M為觀察用的放大倍數；N為測量網格上的截點數；L為所使用的測量網格長度L(mm)。L、M為已知數，只需測得N，圖像分析儀就可以得出晶粒度級別。在實測工作時，由于晶粒內部可能存在各種析出物以及因腐蝕控制不當而造成晶界斷裂，給準確測定帶來一定的困難，需采用圖像分析儀中的腐蝕與膨脹功能，去除晶粒內的析出物和對晶界進行重建，以得到完整的晶粒圖像。

圖1. 金相分析系統測定晶粒度圖片

1.2 測定顯微組織的含量^[3]

定量地測定金屬材料中顯微組織的百分比等參數，并研究其對力學性能的影響是圖像分析儀在金相分析中的主要用途之一。例如：測定灰鑄鐵、球鐵、鑄鋼及低碳鋼中的鐵素體和珠光體的百分比：雙相鋼中的奧氏體與鐵素體的百分比；滲碳淬火硬化層和奧貝球鐵中的殘余奧氏體含量：高磷閘瓦中的磷共晶含量；鑄造鋁合金中的共晶硅含量，巴氏合金中的相含量等。使用圖像分析儀的基本功能會很方便地完成這些工作。若對某種材料的不同基體組織進行定量金相分析，并與其力學性能對照，可深入研究顯微組織與力學性能之間的定量對應關系。

圖2. 金相分析系統測定碳鋼中珠光體含量

圖3. 金相分析系統測定雙相不銹鋼中α相含量

1.3 計算球墨鑄鐵中石墨的球化率

球墨鑄鐵中石墨的球化率對其機械性能影響較大。因此，評定石墨球化率是金相檢驗中的一個重要項目。通常采用比較法評定，計算法則用于仲裁，GB/T 9441^[4]標準中規定在計算球化率之前．需先求得視場中每一顆石墨的單顆石墨面積率(石墨實際面積與其最小外接圓面積之比)，然后換算成每顆石墨的形狀系數，再按標準中的公式計算該視場的球化率。

圖4. 金相分析系統測定球墨鑄鐵中石墨的球化率

總結

圖像分析技術代替人眼觀察及統計計算，可以迅速而準確地進行有統計意義的測定及數據處理，同時具有精度高、重現性好，避免了人為因素對金相評定結果的影響等特點，已成為定量金相分析中不可缺少的手段。圖像分技術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。

本文中圖像處理的軟件均采用蔡司材料顯微鏡圖像分析系統應用程序。

參考文獻

[1] 于久灝，莫淑華，王國星. 金相分析系統在金相分析中的應用.

[2] GB/T6394-2002 金屬平均晶粒度測定方法

[3] GBT 18876.1-2002 應用自動圖像分析測定鋼和其它金屬中金相組織、夾雜物含量和級別的標準試驗方法 第1部分鋼和其它金屬中夾雜物或第二相組織含量的圖像分析與體視學測定

[4] GB/T9441-2009 球墨鑄鐵金相檢驗

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