GB T 18876.3-2008 应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法.第3部分 钢中碳化物级别的图像分析与体视学测定.pdf
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1、ICS 7704001H 24 囝园中华人民共和国国家标准GBT 1 887632008应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法第3部分:钢中碳化物级别的图像分析与体视学测定Standard practice for determining the metallographical constituent and inclusioncontent of steels and other metals by automatic image analysis-Part 3:Determining the carbides rating in steels by a
2、utomatic image analysisand stereology200805-13发布 20081 101实施车瞀粥紫瓣警矬瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促1”刖 置GBT 1887632008GBT 18876(应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法分为如下三部分:第1部分:钢和其他金属中夹杂物或第二相组织含量的图像分析与体视学测定;第2部分:钢中夹杂物级别的图像分析与体视学测定;第3部分:钢中碳化物级别的图像分析与体视学测定。本部分为GBT 18876的第3部分。本部分的附录A为规范性附录。本部分由中国钢铁工业协会提出。本部分由全国钢标准化技
3、术委员会归口。本部分起草单位:湖北新冶钢有限公司、北京科技大学、冶金工业信息标准研究院。本部分参加起草单位:首都钢铁公司、武汉钢铁集团公司、黄石理工学院、东北特殊钢集团公司。本部分主要起草人:赵咏秋、邵鹏星、刘国权、栾燕、李德胜、周立新。本部分参加起草人:王社教、尹立新、陈长西、刘继雄、刘胜国、何安敏。GBT 1887632008引 言GBT 18876的本部分描述了钢中碳化物级别的自动图像定量测量方法,适用于按我国标准GBT 18254-2002进行评级的高碳铬轴承钢中碳化物液析、碳化物带状级别的自动评定。本方法也适用于按ISO 5949:1983进行评级的含碳量(质量分数)为0115、合金
4、元素总含量(质量分数)不大于5的工具钢和轴承钢和按SEP 1520 1998进行评级的含碳量(质量分数)约为0112、合金元素总含量(质量分数)为5的特殊钢中碳化物带状级别的自动评定。在有特殊协议的情况下也可用于其他钢种。1范围应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法第3部分:钢中碳化物级别的图像分析与体视学测定GBT 1887632008GBT 18876的本部分规定了依据GBT 18254-2002技术标准对铬轴承钢中碳化物液析、碳化物带状的级别进行的自动图像分析测定的各种步骤。同时也描述了应用ISO 5949:1983对工具钢、轴承钢中碳化物带状级别和按
5、SEP 1520-1998对特殊钢中碳化物带状级别进行自动图像测定的方法。11本部分不涉及珠光体、碳化物网状的测定。12本部分仅作为推荐的试验方法,不对任何钢或其他金属的验收合格级别进行规定。13本部分对与应用有关的安全事项并未说明。用户有责任建立正确的安全与健康条例,并在应用本部分前确定条例规定的适用性。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。GBT 18254-2
6、002高碳铬轴承钢GBT 13298金属显微组织检验方法GBT 188761应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法第1部分:钢和其他金属中夹杂物或第二相组织含量的图像分析与体视学测定GBT 188762应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法第2部分:钢中夹杂物级别的图像分析与体视学测定IsO 5949:1983工具钢和轴承钢用标准图谱评定碳化物分布的显微方法SEP 1520 1998钢中碳化物图谱系列显微检验法3术语和定义GBT 188761和GBT 188762确立的以及下列术语和定义适用于GBT 18876的本部分。3
7、1碳化物带状钢在凝固过程中形成的结晶偏析,在热加工过程中形成的或被延伸的与热加工方向平行的碳化物的富集带。32碳化物液析钢在凝固过程中,液相中碳及合金元素富集而产生的亚稳态莱氏体共晶,在热加工过程中时延轧制方向分布。注:一般认为是属于三角晶系的碳化物。1GBT 18876320084符号i。一个视场里条状碳化物液析按总长度计算的级别。iPBA一个视场里条状碳化物液析按面积百分数计算的级别。i。一个视场里链状碳化物液析按总长度计算的级别。i。n一个视场里链状碳化物液析按面积百分数计算的级别。iz一个视场里碳化物带状按面积百分数计算的级别。moy被测特征物的平均级别。A一个视场里碳化物液析或带状的
8、面积百分数。L一个视场里某一类碳化物的总长度。能测到特征物的视场数,或试样数。i。一个试样中某一类碳化物的级别总量。5试验方法概述将碳化物液析和碳化物带状的金相试样制备好后,放在高质量的金相显微镜下观察。用合适的图像采集系统摄取明场图像后传送到图像分析仪显示屏。选择测试视场为显微测试框实际直径080 mm的圆形框(放大到100倍时直径为80 mm的圆形框),碳化物液析和碳化物带状均选择放大100倍进行铡试。通过比较组织与基体之间的灰度差来完成组织的鉴别和检测,通过测量的各参数值计算各视场上各类组织的级别在移到下一个相邻视场之前对其进行分类和评估,以此类推直到覆盖160 mm2的总检测面积。6意
9、义和用途61本部分规定了钢中碳化物液析、碳化物带状级别的自动图像分析程序以及测定值的表述指南。62制定本部分的目的是提供各钢种中各类碳化物级别以整数级或半级数据递增的自动定量评定方法,也可记录具有小数数据的连续级别值,或两者都包括。该试验方法也可通过生产商与购买商之间的协议修改成为仅记录在一定级别水平之上的碳化物。但是,应用中应以供求双方的协议为依据。63该方法也可以确定各种类型碳化物最严重级别,或记载最严重级别的视场数。也可依据用户需要记载统计级别数据。这些修改的试验报告必须通过供求双方协商决定。64除按GBT 18254-2002评级外,其他基础体视学测量(例如:碳化物的体积分数、单位面积
10、内碳化物的计数、间距等)可以单独测定,如果需要增加信息,可以添加到试验报告里去。然而,本部分不描述这些参数的测量。65本部分不涉及碳化物成分。可以采用其他分析方法(如电子探针、能谱仪等)确定碳化物成分。7装置71一台高质量的正置式或倒置式金相显微镜,并配备合适的低倍明场物镜和手动或自动载物台,用于碳化物成像。7,2要求带有高灵敏度图像采集装置的自动图像分析仪在较低的倍率下可以对碳化物颗粒进行分离。721 图像分析仪应该能够区分链状、条状碳化物液析和碳化物带状,并具备一定图像处理功能以便测量链状碳化物每个视场的总长度和碳化物带状的视场面积百分数。能够通过一定程序识别和删除人为缺陷。722图像分析
11、仪必须配备有足够存贮能力的计算机,具有级别评定功能,能在计算级别之后存储被测量的视场数目和碳化物类型。7,3必须控制试验设备所处的环境。计算机设备必须控制环境温度和湿度。空气必须相对清洁。分析过程中试样表面存留灰尘会影响评定结果。2GBT 18876320088取样81 取样方法和取样数量按产品标准规定执行,也可根据合同或协议选择按ISO 5949:1983或SEP 1520一1998标准执行。82要将抛光表面的宽度方向与热加工轴线平行。试验试样不能在改变了碳化物真实方向或大小的剪切区切取。所取试样必须对该批材料具有代表性。碳化物不均匀性检验一般与夹杂物检验共料。9试样制备91轴承钢碳化物带状
12、的检验一般与夹杂物检验共料,经淬火的试样磨制前必须经回火处理,一般应符合产品标准的规定。奥氏体化温度、保温时间应依据试样截面尺寸、大小而定,并足以保证该试样完全奥氏体化。试样热处理制度一般按产品标准执行,推荐每毫米厚度(或直径)保温时间为15 rain。92试样制备按GBT 13298标准规定执行。必须小心控制金相试样的制备过程使之达到适合图像分析仪要求的表面质量。抛光过程必须使金相抛光表面无人为缺陷、外来物质或划痕。必须避免因产生过多的浮凸、凹坑、脱落和拖尾而改变碳化物的真实形貌。研磨后必须认真清洗干净。在有特殊协议的情况下,也可采用电解抛光,推荐使用自动磨料抛光机。93检验碳化物液析和碳化
13、物带状的试样经磨制抛光后,用4硝酸酒精溶液浸蚀呈深灰色后用水冲洗并立即用酒精清洗吹干,注意腐蚀颜色深浅合适并保持一致。要求显示碳化物颗粒清晰,保持试样表面干燥无灰尘或水迹。10校准与标准化101 载物台的测微尺和量尺应经国家认可的计量中心(或计量标准实验室)校准。通常按制造厂建议的程序用载物台的测微尺和量尺测定系统的放大倍率并对其进行校准。例如,将量尺与测微尺在监视器上的放大像重叠,用量尺测量测微尺上两个定点之间的表观(tt大)距离。放大距离除以真实距离就确定了屏幕的放大倍率。通过监视器上已知的一个水平或垂直尺寸的像素点数量来确定像素点的尺寸。将监视器上显示的已知长度的标尺或标记除以像素的数耳
14、来确定不同放大倍率下的像素尺寸。并非所有测量系统都使用方型像素。可以在水平和垂直两个方向确定像素尺寸。并非所有测量系统都使用方型像素。非方型像素的校正方法请查阅相关指南手船。102按照制造厂的建议调节显微镜光源,并正确设定图像采集系统的照度水平。103对于带有256灰度等级的现代图像分析仪,亮度要按102所述进行设定,通常采用测定各种碳化物的灰度反射直方图来辅助确定正确临界设定值。临界值数据并不是绝对的,它们会随钢种、碳化物种类和图像仪的不同而变化。区分碳化物的门槛值设定之后,使用闪变方法在数个视场的活图像和检测的图像之间将逻辑开关前后切换,以确保设定值的正确性。在碳化物带状的颗粒大小较悬殊的
15、情况下,灰度门槛值不能同时反映不同大小的碳化物的正确尺寸,此时,灰度门槛值的选择应以保证较大颗粒碳化物不致扩大为原则,较小颗粒碳化物以不予检测的方式排除干扰。11步骤111将试样放在显微镜载物台上并使试样表面与光轴垂直。使用倒置式显微镜时,简单地将试样抛光面朝下放在载物台平面上,用台夹将试样夹紧。使用正置式显微镜时,将试样置于载物玻璃上,用压平器辅用粘结剂或橡皮泥将试样压平。某些正置式显微镜配有自动水平载物台安装试样。如果必须使用橡皮泥压平试样,则放在试样抛光面与压平器之间的隔纸纤维就会附着在试样抛光表面产生人为缺陷影响测量。应将试样表面附着的纸纤维吹掉。也可以选择另一种方法来避免这个问题,即
16、将一个椭圆型的铝环或不锈钢环磨平后,放在试样与压块之间。如果试样被镶嵌,则将环压在镶嵌材料上。如果试样没有镶嵌,则必须使试样表面积大于160 mm2,压平时让环压在试样的边缘,以避免接触检测表面。在载物台上将试样定位,使碳化物带的长度方向或条状、链状液析的长度方向平行于载物台移动的x3GBT 1887632008方向,即监视器屏幕的水平方向。如果程序适当,也可将碳化物带状或碳化物液析长度方向平行于载物台y方向放置,即纵向在监视器屏幕上呈竖直方向。112校正调节显微镜光源,将图像采集系统的光密度调节到需要的水平。113选择实际直径08 mm(100倍直径为80 ram)的圆形测量框为标准测量框。
17、应当使视场直径尽可能接近08 mm,小于士001 mrrl的偏差对于测定结果不会产生太大影响。114设置每个视场自动(或手动)聚焦。115按照103所述分别设定各种类型碳化物的灰度门槛值。检测链状液析总长度时要在正确设置门槛值之后沿链的长度方向将特征物膨胀一收缩相同次数,将链状液析连成一个整体条状图形而链的总长度不扩大时再进行检谢,推荐先连续膨胀20次,再连续收缩20次。碳化物带状设置门槛值时依据碳化物密集程度和颗粒大小,一个视场中选择最严重的一条带状作为检测对象。设置暂停程序将选定的碳化物带状之外的其他碳化物予以手工删除。116设置自动载物台控制使试样沿方形或矩形路线移动,保证物镜能在观测面
18、之内。视场呈连续排列,也可选择间隔排列,但不允许视场的重叠。需要报告体视学统计分布数据时,检测评定的总面积要达到160mm2。受检验面积小于试样磨面面积时,应在试样轮廓上打上标记。根据供需双方之间的协议可以改变测量面积的大小或视场的排列,例如,也可以手动观察整个试样的抛光面后,选择占主导的最恶劣的一个视场进行测量。注:为了获得更好的体视学统计精确度,测量碳化物统计分布数据或平均数据时,各试样测量的视场数应达到200个30。个视场,至少应测试100个棰场,因此试样的抛光面积最好不小于160mm2,小尺寸产品的试样可以采用夹具将多个试样镶嵌或夹在一起,使试样面积满足测量的需要”。117按第12章描
19、述的计算机程序,可选择个视场里的液析面积占标准测量框面积百分数或者液析总长度来计算条状液析和链状液析级别,通过碳化物颗粒面积占标准测量框面积百分数计算碳化物带状级别。每视场储存结果,控制载物台移动(如果使用自动载物台的话),形成试验报告。118该程序结合其他步骤,可以处理在抛光或清理过程中产生的人工产物,或安装试样时带来灰尘等等的视场。而且可以将他们从二值图像中清除出去。如果这一步不能实现,则将这个视场废除,即不储存这个视场的铡量结果。如果可能的话,应补充分析其他的视场来代替废除掉的视场(不要测量已测过的视场)。良好的准备工作可以减少出现带有人工产物的视场的频率。不允许将小于116规定的测量总
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