專利名稱：：不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測的方法。技術(shù)背景國內(nèi)外尚無專門對(duì)鑄坯夾雜物進(jìn)行金相自動(dòng)檢測分析的方法或標(biāo)準(zhǔn)，目前多采用自動(dòng)圖象分析軟件對(duì)鑄坯夾雜物進(jìn)行檢測和研究。國際上這些軟件均是基于各國夾雜物檢測的標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的。對(duì)夾雜物進(jìn)行自動(dòng)檢測最完善的標(biāo)準(zhǔn)是美國材料協(xié)會(huì)ASTM頒布的應(yīng)用自動(dòng)圖像分析測定鋼和其它金屬中夾雜物數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)E1245;我國在2002年修改采用ASTME1245制定了GB/T18876.1，它同ASTME1245在主要檢測方法和檢測對(duì)象上是相同的。世界上其它各國的類擬的標(biāo)準(zhǔn)也大同小異。但這些標(biāo)準(zhǔn)沒有提供鑒別鑄坯夾雜物的方法，應(yīng)用在鑄坯夾雜物的檢測過程中會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種簡單實(shí)用、相對(duì)誤差小的不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測方法。本發(fā)明詳細(xì)分析不銹鋼鑄坯夾雜物的灰度值、形態(tài)比、圓度、圓滑度等參數(shù)，并將其運(yùn)用在不銹鋼鑄坯夾雜物的鑒別中。本發(fā)明方法是(1)制樣依據(jù)鋼中夾雜物自動(dòng)評(píng)定用樣品的制備與測定標(biāo)準(zhǔn)ASTME768進(jìn)行試樣制備；(2)在載物片上放置一些橡皮泥，將試樣放置于橡皮泥上，用壓平器將試樣壓平；(3)打開自動(dòng)載物臺(tái)及其控制部分開關(guān)，將試樣置于自動(dòng)載物臺(tái)上；(4)打開顯微鏡，放大倍數(shù)選擇100倍，聚焦觀察試樣；(5)打開計(jì)算機(jī)及夾雜物分析軟件，通過電荷耦合器件CCD將顯微鏡中圖像攝入到夾雜物軟件的攝圖框，適時(shí)觀察夾雜物圖像并調(diào)節(jié)顯微鏡的光欄、亮度等參數(shù)，保證夾雜物清淅可見；(6)圖像調(diào)整清楚后，應(yīng)用自動(dòng)圖像分析測定鋼和其它金屬中夾雜物數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)ASTME1245對(duì)其夾雜物的特性值進(jìn)行設(shè)定；選擇硫化物夾雜的特性值灰度值81—155,形態(tài)比0.9—2，圓滑度0.65—0.92，圓度65—100，面積最小值為19.6Wn2;選擇氧化物夾雜的特性值灰度值16—80，形態(tài)比0.9—1.90,圓滑度0.73_0.98，圓度65—100，面積最小值為19.6Mm2。由于在對(duì)夾雜物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，對(duì)于直徑小于5陶的夾雜物不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所以設(shè)定最小面積為19.6。如果需要統(tǒng)計(jì)小于5Mm以下的夾雜，可據(jù)具體要求確定面積值。(7)測量做好各種參數(shù)設(shè)置后，用夾雜物分析軟件對(duì)試樣中夾雜物進(jìn)行檢測；(8)輸出結(jié)果在檢測完成后，將所檢測結(jié)果以特定的報(bào)告形式輸出，或?qū)A雜物的直徑、數(shù)量等相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)EXCEL中，根據(jù)檢測要求統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的結(jié)果。夾雜物分析軟件采用美國LEC0公司生產(chǎn)的力可Inclusion32夾雜物分析軟件，在力可Inclusion32軟件中，圖像調(diào)整應(yīng)調(diào)整至洋紅色剛好消失為宜；顯微鏡采用德國Leica公司生產(chǎn)的DM4000型半自動(dòng)顯微鏡。載物臺(tái)采用英國Prior公司的自動(dòng)載物臺(tái)。本發(fā)明適合于對(duì)不銹鋼鑄坯夾雜物進(jìn)行金相自動(dòng)檢測。本發(fā)明方法簡單實(shí)用，與人工測量相比，速度更快，檢測結(jié)果的相對(duì)誤差明顯降低，測量結(jié)果的重現(xiàn)性也很好。圖1是硫化物形態(tài)比統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖。圖2是氧化物夾雜物形態(tài)比統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖。圖3是硫化物圓度統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖。圖4是氧化物圓度統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖。圖5是硫化物夾雜物圓滑度統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖。圖6是氧化物夾雜物圓滑度統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖。具體實(shí)施方式本項(xiàng)目在奧氏體、鐵素體、馬氏體、奧氏體一鐵素體四大類不銹鋼中各取一個(gè)鋼種進(jìn)行了分析，這四個(gè)鋼種分別是0Cr腿9(304)，0Crl3Al(405)，3Crl3(420)，00Cr22Ni5Mo3N(2205)。這些鋼種的脫硫產(chǎn)物較為簡單，主要是硫化錳，偶爾會(huì)在氧化物中發(fā)現(xiàn)硫化物。在脫氧階段采用硅、鋁、鈣及混合元素脫氧，產(chǎn)生的氧化物種類較多，主要可分為六種，它們分別是鈣硅酸鹽、鋁硅酸鹽的、鈣鋁酸鹽、氧化鋁、氧化硅、復(fù)合夾雜物。由于釆取多種工藝脫氧，因此這些夾雜基本代表了各種不銹鋼的氧化物夾雜。試驗(yàn)研究表明，幾類氧化物夾雜物在灰度值、圓度、圓滑度、形態(tài)比方面難以區(qū)分，而氧化物夾雜物與硫化物夾雜物在這些方面則有明顯差別，因此將夾雜物分為氧化物類和硫化物類兩類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。利用LEC0夾雜物軟件對(duì)夾雜物進(jìn)行檢測分析，主要是依據(jù)夾雜物的灰度值對(duì)夾雜物進(jìn)行分辨的。這是因?yàn)檫@個(gè)軟件是依據(jù)世界各國金相夾雜物自動(dòng)分析標(biāo)準(zhǔn)而開發(fā)的，而這些標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)所有夾雜物而制定，沒有鑄坯夾雜物的專用標(biāo)準(zhǔn)。鑄坯夾雜物與變形夾雜物的主要區(qū)別是其均為近似圓形，其圓度、圓滑度及形態(tài)比等參數(shù)必然有一定分布范圍，如將這些范圍運(yùn)用到軟件中對(duì)夾雜物進(jìn)行辨別，則一定會(huì)提高夾雜物識(shí)別準(zhǔn)確率，從而降低檢測誤差。以下是鑄坯夾雜物各種參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果及設(shè)定范圍。(1)灰度值的范圍，灰度(graylevel)是顯示在終端屏幕上的界于黑白之間的非彩色的顏色和域值。它是被檢測的特征物自身所具有的，因此是夾雜物分類的主要依據(jù)。各類氧化物的顏色雖稍有差別，但經(jīng)多次分析，并不能按其顏色將其分類，因此在圖像自動(dòng)測量中應(yīng)歸入一類，即氧化物類；硫化物的顏色明顯要比其它夾雜的要淺，其灰度值應(yīng)明顯小于氧化物。經(jīng)過多次對(duì)比試驗(yàn)，確定了不同類型夾雜物灰度值分布范圍，氧化物在16到80之間，硫化物在81到155之間。(2)形態(tài)比的范圍，形態(tài)比(aspect)是特征物的長度與寬度的比值。對(duì)于圓形或者方形其形態(tài)比為1。夾雜物的形態(tài)比對(duì)于板材相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有明確的規(guī)定。但對(duì)于鑄坯的夾雜，還沒有統(tǒng)一的規(guī)定。通過對(duì)大量的夾雜進(jìn)行測量觀察，對(duì)硫化物夾雜進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，圖1是對(duì)3765個(gè)硫化物夾雜形態(tài)比的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，據(jù)此圖設(shè)定其形態(tài)比的范圍為0.9到2.0之間。氧化物夾雜一般有較高的圓度，但一般不是規(guī)則的圓形；圖2是我們對(duì)3300個(gè)氧化物夾雜物的形態(tài)比的測量結(jié)果，由圖2可知，絕大多數(shù)氧化物夾雜的形態(tài)比在0.9到1.90之間。雖然設(shè)定氧化物夾雜的形態(tài)比為0.9到1.90會(huì)使極少量夾雜漏檢，但由于樣品不可能完美無缺，難免一些不屬于夾雜的缺陷也被算做夾雜，雖然兩者都是極力避免的，但客觀上兩者具有一定相互抵消作用。(3)圓度的范圍，圓度(Roundness)—是指夾雜物接近圓形的程度。圓形的圓度為100。在鑄坯中，氧化物夾雜大多都為圓形或者接近圓形，硫化物夾雜圓度較氧化物較差。通過與統(tǒng)計(jì)形態(tài)比相同的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖3、圖4是分別對(duì)1169個(gè)硫化物和2743個(gè)氧化物的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，據(jù)圖確定硫化物在65到100之間，氧化物在65到100之間。(4)圓滑度的范圍，圓滑度(Roughness)是通過夾雜物的實(shí)際周長于表面彎曲或者凸出而形成的周長的比值來計(jì)算的。采用了與形態(tài)比和圓度相同的統(tǒng)計(jì)辦法，如圖5、圖6是分別對(duì)1218個(gè)硫化物和2762個(gè)氧化物的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，據(jù)圖確定硫化物的范圍在0.65到0.92之間，氧化物的范圍在0.73到0.98之間。制樣時(shí)依據(jù)鋼中夾雜物自動(dòng)評(píng)定用樣品的制備與測定的標(biāo)準(zhǔn)ASTME768中第五節(jié)所定步驟進(jìn)行試樣制備，并達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)第六節(jié)對(duì)試樣制備結(jié)果的要求。自動(dòng)圖像分析測定鋼和其它金屬中夾雜物數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)ASTME1245是國際上應(yīng)用最廣泛的夾雜物自動(dòng)測量標(biāo)準(zhǔn)，夾雜物分析軟件通常都有此標(biāo)準(zhǔn)。由于沒有其它更準(zhǔn)確的檢測方法，本發(fā)明方法與人工測量進(jìn)行對(duì)比，以人工測量的結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)檢測進(jìn)行誤差分析。人工測量試驗(yàn)方法是在夾雜物自動(dòng)檢測過程中對(duì)每個(gè)視場暫停，對(duì)其中每個(gè)夾雜物進(jìn)行人工檢測，必要時(shí)用更大放大倍數(shù)確定是否為夾雜，記錄每個(gè)夾雜物種類及直徑。測試總面積為150rnm2，測試視場數(shù)為300個(gè)。表l:設(shè)備與人工統(tǒng)計(jì)夾雜的對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>同樣條件下進(jìn)行了LECO公司的Inclusion32中所帶的ASTME1245方法與人工測量的對(duì)比試驗(yàn)。對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，5Wn以上夾雜物總數(shù)，專用方法的誤差在1.59%至9.16%之間，ASTME1245方法的誤差在5.94%至26.67%之間，表1是對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。為了檢驗(yàn)此檢測方法的再現(xiàn)性，在每次檢測完后對(duì)試樣在載物臺(tái)的位置稍作移動(dòng)，對(duì)夾雜物進(jìn)行第二次檢測，檢測結(jié)果表明，兩次檢測的偏差在5%以內(nèi)，說明此方法的再現(xiàn)性良好，表2是再現(xiàn)性試驗(yàn)結(jié)果。測試總面積為150mm2，測試視場數(shù)為300個(gè)。表2:再現(xiàn)性試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>通過表l、表2的檢測結(jié)果表明，本方法比目前國際通用的方法的檢測誤差更低;本方法檢測的再現(xiàn)性也很好，完全可以滿足對(duì)鑄坯夾雜物定量檢測的要求。權(quán)利要求1、一種不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測方法，其特征是(1)制樣依據(jù)鋼中夾雜物自動(dòng)評(píng)定用樣品的制備與測定標(biāo)準(zhǔn)ASTME768進(jìn)行試樣制備；(2)在載物片上放置一些橡皮泥，將試樣放置于橡皮泥上，用壓平器將試樣壓平；(3)打開自動(dòng)載物臺(tái)及其控制部分開關(guān)，將試樣置于自動(dòng)載物臺(tái)上；(4)打開顯微鏡，放大倍數(shù)選擇100倍，聚焦觀察試樣；(5)打開計(jì)算機(jī)及夾雜物分析軟件，通過電荷耦合器件CCD將顯微鏡中圖像攝入到夾雜物軟件的攝圖框，適時(shí)觀察夾雜物圖像并調(diào)節(jié)顯微鏡的光欄、亮度等參數(shù)，保證夾雜物清淅可見；(6)圖像調(diào)整清楚后，應(yīng)用自動(dòng)圖像分析測定鋼和其它金屬中夾雜物數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)ASTME1245對(duì)其夾雜物的特性值進(jìn)行設(shè)定；選擇硫化物夾雜的特性值灰度值81-155，形態(tài)比0.9-2，圓滑度0.65-0.92，圓度65-100，面積最小為19.6μm2；選擇氧化物夾雜的特性值灰度值16-80，形態(tài)比0.9-1.90，圓滑度0.73-0.98，圓度65-100，面積最小值為19.6μm2；(7)測量做好各種參數(shù)設(shè)置后，用夾雜物分析軟件對(duì)試樣中夾雜物進(jìn)行檢測；(8)輸出結(jié)果在檢測完成后，將所檢測結(jié)果以特定的報(bào)告形式輸出，或?qū)A雜物的直徑、數(shù)量等相關(guān)參數(shù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)EXCEL中，根據(jù)檢測要求統(tǒng)計(jì)相應(yīng)的結(jié)果。2、如權(quán)利要求1所述的不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測方法，其特征是在對(duì)夾雜物進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，對(duì)于直徑小于5Mm的夾雜物不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，設(shè)定最小面積為19.6Wn2。3、如權(quán)利要求1所述的不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測方法，其特征是在統(tǒng)計(jì)小于5Wii以下的夾雜物時(shí)，可據(jù)具體要求確定面積值。4、如權(quán)利要求1所述的不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測方法，其特征是夾雜物分析軟件采用美國LECO公司生產(chǎn)的力可Inclusion32夾雜物分析軟件，圖像調(diào)整應(yīng)調(diào)整至洋紅色剛好消失為宜。5、如權(quán)利要求1所述的不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測方法，其特征是顯微鏡采用德國Leica公司生產(chǎn)的DM4000型半自動(dòng)顯微鏡；載物臺(tái)采用英國Prior公司的自動(dòng)載物臺(tái)。全文摘要一種不銹鋼鑄坯夾雜物金相自動(dòng)檢測方法，目的是簡單實(shí)用、相對(duì)誤差??；本發(fā)明先制樣；用壓平器將試樣壓平，再將試樣置于自動(dòng)載物臺(tái)上；打開顯微鏡，聚焦觀察試樣；通過電荷耦合器件CCD將夾雜物圖像攝入夾雜物分析軟件的攝圖框中，圖像調(diào)整清楚后，應(yīng)用自動(dòng)圖像分析測定鋼和其它金屬中夾雜物數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)ASTME1245對(duì)其夾雜物的特性值進(jìn)行設(shè)定；并對(duì)硫化物和氧化物夾雜的特性值進(jìn)行設(shè)定，用夾雜物分析軟件對(duì)試樣中夾雜物進(jìn)行檢測，并將所檢測結(jié)果以特定的報(bào)告形式輸出。文檔編號(hào)G01N21/94GK101403678SQ20081007942公開日2009年4月8日申請(qǐng)日期2008年9月19日優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日發(fā)明者烽王,剛袁,裴海祥申請(qǐng)人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司