專利名稱：激光顯微鏡下定量分析鋼中夾雜物的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋼中雜質(zhì)物定量分析方法技術領域，特別涉及一種激光顯微鏡下定量分析鋼中夾雜物的方法。
背景技術：
鋼鐵中的有害夾雜物主要以單獨的相存在于基體中，無論是具有延展性或非延展性的夾雜物均會對鋼鐵基體的連續(xù)性造成破壞，并在晶界處成為潛在的基體破壞源點，極大地影響鋼的機械性能和熱加工性能。為檢測和分析鋼鐵中的夾雜物含量和分布，主要用金相檢測法對拋光后的鋼試樣縱剖面進行觀察，并參照中華人民共和國國家標準《GB/T10561-2005鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢測法》對待測試樣的夾雜物含量情況進行檢測評定。需要檢測者在顯微鏡前瀏覽放大100倍后的整個被測鋼樣表面，對可能出現(xiàn)的各種夾雜物形態(tài)進行分析比對，針對各類夾雜物分別選取含量相對最多的一個O. 5mm2的100X視場，測量其中的各類別夾雜物尺寸，按照國家標準對試樣的夾雜物含量進行評級。在進行大量鋼鐵試樣的夾雜物檢測時，在保證檢測質(zhì)量的前提下，需要借助顯微鏡、配套電子設備及特定檢測方法配合快速完成工作。在金相法對鋼鐵試樣進行夾雜物評級時，需要檢測人員對整個試樣平面視場進行觀察，參照國家標準《GB/T10561-2005》，A法評級在選取最差視場時需要進行主觀判斷，特別是在夾雜物密集區(qū)域進行評級選擇檢測視場時會出現(xiàn)誤差；B法評級需要統(tǒng)計大量視場內(nèi)部的夾雜物含量及尺寸信息，數(shù)據(jù)量較大，常規(guī)人工統(tǒng)計工作量很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種激光顯微鏡下定量分析鋼中夾雜物的方法。本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是I)取樣根據(jù)待測試樣的形狀及種類參照國家標準沿軸向剖開截取試樣；2)拋光將試樣的待檢測面在水磨砂紙上進行打磨平整后，在拋光機上進行拋光，使被測面成為干凈的無劃痕無磨痕的光滑平面；3)顯微鏡觀察與成像將表面干凈的待測試樣置于激光顯微鏡的載物臺上，手動調(diào)節(jié)物鏡的高度至適宜顯微鏡數(shù)碼相機成像的位置，打開電腦上的顯微鏡拍照軟件，首先采用光鏡采集試樣的表面圖像，可以對待檢測區(qū)域進行選擇；然后切換到激光成像系統(tǒng)，激光掃描顯微鏡下物鏡可以選擇一定的成像區(qū)間；選擇系統(tǒng)自帶的多張照片拍攝功能，在確定待測面掃描面積后計算出適合待測試樣的拍攝張數(shù)，可以獲得整個待測面的連續(xù)多張100X黑白照片，直接利用顯微鏡成像軟件里的附加功能，可獲得待測視場整體掃描拍攝的拼合后的黑白照片；其特征在于，還分別包括如下步驟4)數(shù)據(jù)分析分析后直接獲得每張數(shù)碼化的照片內(nèi)的夾雜物數(shù)據(jù)
將照片進行適當?shù)年幱俺C正，選擇合適的能夠?qū)⒒w上的夾雜物突出出來的亮度和對比度，消除照相時燈光陽光等光源對試樣照射角度偏差造成的單張相片內(nèi)亮度不均，獲得調(diào)整后的亮度均勻的黑白照片；調(diào)出軟件中的顆粒物分析菜單進行夾雜物篩選，在照片中選擇合適的灰度值區(qū)間后，能最清晰地將夾雜物在基體中凸顯出來；調(diào)用軟件中的分析選項，程序自動劃分出夾雜物區(qū)域并高亮顯示；同時程序自動獲得夾雜物顆粒各種統(tǒng)計信息，計算出顆粒的最大最小直徑、長徑比、顆粒面積等信息；對比整體數(shù)據(jù)分析后獲得整個被測面每塊1280 μ mX960 μ m區(qū)域的夾雜物分布情況，客觀的找到100X視場下夾雜物最為密集區(qū)域的位置，在該區(qū)域選擇0. 71mmX0. 71mm的面積放大，可在該視場內(nèi)準確地測量夾雜物數(shù)量和單個尺寸，對應參照國家標準可進行測量統(tǒng)計得到單個試樣的夾雜物A法評級；5)連續(xù)拍照與多張照片數(shù)據(jù)分析在選定合適面積待測面內(nèi)激光顯微鏡可以進行平面掃描式連續(xù)拍照，將多張照片組合后同時進行陰影校正后，同樣調(diào)用顆粒物分析菜單，獲得整個試樣表面大面積范圍內(nèi)的所有顆粒夾雜物尺寸統(tǒng)計信息，有效地快速分析試樣內(nèi)夾雜物的含量，通過已知的照片拍攝面積，則可計算獲得單位面積內(nèi)的各類夾雜物尺寸信息和大型顆粒物位置及形貌，對應參照國家標準可進行測量計算得到單個試樣的各類夾雜物B法評級。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明使用激光顯微鏡及所帶的附件，能夠快速地掃描整個金相試樣表面，能夠忽略試樣表面細微的起伏，所得圖像準確地反應試樣表面真實亮度及對比度，可分別采用單張以及多張整體拼合的方式獲得檢測面上不同面積的激光成像照片，經(jīng)過軟件陰影校正處理后消除光線在試樣表面細微偏差，利用照片中夾雜物與鋼鐵試樣表面的灰度差，快速全面地區(qū)分出夾雜物，通過對夾雜物尺寸、長徑比和形狀的篩選，獲得整個待測面內(nèi)不同類型夾雜物的各種尺寸數(shù)據(jù)及數(shù)量統(tǒng)計信息，并進一步參照國家標準快速地進行夾雜物評級和夾雜物統(tǒng)計分析。


圖1是實施例一 4張照片拼合后的大幅黑白照片圖；圖2是實施例一陰影校正步驟中能夠?qū)⒒w上的夾雜物突出出來的亮度圖；圖3是實施例一陰影校正步驟獲得調(diào)整后的亮度及對比度相對均勻的黑白照片圖；圖4是實施例一步驟7)中程序自動劃分出的夾雜物的區(qū)域并突出顯示圖；圖5是實施例一步驟7)中夾雜物顆粒各種可進行統(tǒng)計的信息項目圖；圖6是實施例一步驟7)輸出的Excel表格；圖7是本發(fā)明流程圖。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下一種激光顯微鏡下定量分析鋼中夾雜物的方法，以分析直徑15mm的高碳鋼盤條中的夾雜物為例，該方法包括如下步驟
1.取樣根據(jù)待測試樣的形狀及種類參照國家標準截取試樣，使試樣表面面積達到國家標準要求，顯微鏡對待掃描面及形狀沒有特殊要求，在此截取15_長的試樣，沿軋制方向縱向剖開，剖面通過直徑方向。2.鑲嵌將試樣被測面向下放入鑲嵌機，加入樹脂填料后加壓保溫10分鐘后制成鑲嵌好的待測試樣塊。3.拋光將試樣的待測面在400#、800#和1200#水磨砂紙上依次進行打磨平整
后，在拋光機上進行拋光，使待測面成為干凈的無磨痕平面。4.顯微鏡觀察打開奧林巴斯0LS3100激光掃描共焦顯微鏡,將表面干凈的試樣待測面向上置于載物臺上，手動調(diào)節(jié)物鏡的高度至適宜顯微鏡數(shù)碼相機成像的位置。打開電腦上的顯微鏡拍照軟件LEXT-0LS，首先切換到光鏡成像系統(tǒng)采集試樣的表面圖像，選擇放大100倍成像并對待檢測區(qū)域進行初步選擇；然后切換到相同放大倍數(shù)的激光成像系統(tǒng)，并為激光成像系統(tǒng)設定物鏡高度區(qū)間供其自動選擇成像。激光掃描顯微鏡下物鏡可以選擇一定的成像區(qū)間，因此對于試樣表面有一定斜度或有一定不平整現(xiàn)象時，激光成像系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)合適的物鏡高度和焦距，多次掃描后優(yōu)化選擇得到適合后期處理的清晰照片，有效地避免成像不清晰的問題。5.拍照調(diào)用系統(tǒng)自帶的多張照片連續(xù)拍照功能(Stage control and scan),選擇適合待測試樣的拍攝張數(shù)，例如4張，設定好拍攝起始坐標與拍攝順序后進行拍照，可以得到4張成2X2矩陣排列的100 X照片，單張照片對應試樣上1280 μ mX 960 μ m的待測面；拍攝后可直接利用軟件里的照片拼接功能(Tiling)，獲得4張照片拼合后的大幅黑白照片(圖1)。6.陰影校正以拼合后的大幅單張照片為例，首先調(diào)用顯微鏡附帶analySIS分析軟件中陰影校正設定功能(define shading correction),選擇合適的能夠?qū)⒒w上的夾雜物突出出來的亮度，例如135 (圖2)，消除照相時燈光陽光等光源對試樣照射角度偏差造成的單張相片內(nèi)亮度不均， 進行陰影校正(shading correction)后,獲得調(diào)整后的亮度及對比度相對均勻的黑白照片(圖3)。7.夾雜物判定與分析調(diào)出顆粒物分析菜單(detecting particles),在灰度柱狀圖中設定合適的灰度閾值(setting thresholds),可以最大程度地將夾雜物在基體中凸顯出來；選擇好灰度值(例如選擇0-93)可以得到程序自動劃分出的夾雜物的區(qū)域并高亮突出顯示(defining classification)(圖4);調(diào)用軟件中的分析選項(definingdetection)，選擇希望得到的夾雜物顆粒各種統(tǒng)計信息，包括夾雜物的最大最小直徑、長徑t匕、顆粒面積和夾雜物顆粒數(shù)量等信息(圖5);由此，可以獲得單張照片上所有的夾雜物的信息，并輸出Excel表格(表I)，每張表格中都附有顆粒所在照片號，能夠在整體統(tǒng)計后對各個顆粒物溯源找到對應照片，并可以在待測鋼樣上找到對應位置。已知4張照片反映的是2. 58mmX1. 92mm面積下試樣的夾雜物含量，除以面積后直接獲得單位面積上的各類夾雜物含量，參照國家標準評價得到該試樣的夾雜物B法評級。對比整體數(shù)據(jù)分析后獲得整個被測面每塊1280 μ mX 960 μ m區(qū)域的夾雜物分布情況，在拼合后的單張照片中客觀的找到100X視場下夾雜物最為密集區(qū)域的位置。在該區(qū)域選擇某一 0. 71mmX0. 71mm的區(qū)域進行放大，并使該區(qū)域盡可能包括最多的夾雜物顆粒，準確地測量后獲得該0. 5mm2待測面內(nèi)夾雜物數(shù)量和單個尺寸數(shù)值，對應參照國家標準評價得到該試樣的夾雜物A類評級。本發(fā)明使用激光顯微鏡及所帶的附件，能夠快速地掃描整個金相試樣表面，能夠忽略試樣表面細微的起伏，所得圖像準確地反應試樣表面真實亮度及對比度，可分別采用單張以及多張連續(xù)拍照的方式獲得檢測面內(nèi)不同面積的激光成像照片，經(jīng)過軟件陰影校正處理后消除光線在試樣表面細微偏差，利用照片中夾雜物與鋼鐵試樣表面的灰度差，快速全面地區(qū)分出夾雜物，通過對夾雜物尺寸、長徑比和形狀的篩選，獲得整個待測面內(nèi)不同類型夾雜物的統(tǒng)計信息，并進一步參照國家標準快速地進行夾雜物評級以及夾雜物綜合信息統(tǒng)計分析。
權利要求
1.一種激光顯微鏡下定量分析鋼中夾雜物的方法，包括如下步驟 1)取樣根據(jù)待測試樣的形狀及種類參照國家標準沿軸向剖開截取試樣； 2)拋光將試樣的待檢測面在水磨砂紙上進行打磨平整后，在拋光機上進行拋光，使被測面成為干凈的無劃痕無磨痕的光滑平面； 3)顯微鏡觀察與成像將表面干凈的待測試樣置于激光顯微鏡的載物臺上，手動調(diào)節(jié)物鏡的高度至適宜顯微鏡數(shù)碼相機成像的位置，打開電腦上的顯微鏡拍照軟件，首先采用光鏡采集試樣的表面圖像，可以對待檢測區(qū)域進行選擇；然后切換到激光成像系統(tǒng)，激光掃描顯微鏡下物鏡可以選擇一定的成像區(qū)間；選擇系統(tǒng)自帶的多張照片拍攝功能，在確定待測面掃描面積后計算出適合待測試樣的拍攝張數(shù)，可以獲得整個待測面的連續(xù)多張IOOX黑白照片，直接利用顯微鏡成像軟件里的附加功能，可獲得待測視場整體掃描拍攝的拼合后的黑白照片； 其特征在于，還分別包括如下步驟 4)數(shù)據(jù)分析分析后直接獲得每張數(shù)碼化的照片內(nèi)的夾雜物數(shù)據(jù) 將照片進行適當?shù)年幱俺C正，選擇合適的能夠?qū)⒒w上的夾雜物突出出來的亮度和對比度，消除照相時燈光陽光等光源對試樣照射角度偏差造成的單張相片內(nèi)亮度不均，獲得調(diào)整后的亮度均勻的黑白照片；調(diào)出軟件中的顆粒物分析菜單進行夾雜物篩選，在照片中選擇合適的灰度值區(qū)間后，能最清晰地將夾雜物在基體中凸顯出來；調(diào)用軟件中的分析選項，程序自動劃分出夾雜物區(qū)域并高亮顯示；同時程序自動獲得夾雜物顆粒各種統(tǒng)計信息，計算出顆粒的最大最小直徑、長徑比、顆粒面積等信息；對比整體數(shù)據(jù)分析后獲得整個被測面每塊1280 μ mX960 μ m區(qū)域的夾雜物分布情況，客觀的找到100X視場下夾雜物最為密集區(qū)域的位置，在該區(qū)域選擇O. 71mmX0. 71mm的面積放大，可在該視場內(nèi)準確地測量夾雜物數(shù)量和單個尺寸，對應參照國家標準可進行測量統(tǒng)計得到單個試樣的夾雜物A法評級； 5)連續(xù)拍照與多張照片數(shù)據(jù)分析在選定合適面積待測面內(nèi)激光顯微鏡可以進行平面掃描式連續(xù)拍照，將多張照片組合后同時進行陰影校正后，同樣調(diào)用顆粒物分析菜單，獲得整個試樣表面大面積范圍內(nèi)的所有顆粒夾雜物尺寸統(tǒng)計信息，有效地快速分析試樣內(nèi)夾雜物的含量，通過已知的照片拍攝面積，則可計算獲得單位面積內(nèi)的各類夾雜物尺寸信息和大型顆粒物位置及形貌，對應參照國家標準可進行測量計算得到單個試樣的各類夾雜物B法評級。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光顯微鏡下定量分析鋼中夾雜物的方法，其特征在于，所述步驟I)和步驟2)之間還有一個鑲嵌的步驟，所述鑲嵌的步驟是當試樣面積較小時才進行的，將試樣被測面向下放入鑲嵌機，加入樹脂填料后加壓保溫10分鐘后制成鑲嵌好的待測試樣塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光顯微鏡下定量分析鋼中夾雜物的方法，包括如下步驟1)取樣；2)拋光；3)顯微鏡觀察與成像；4)數(shù)據(jù)分析分析后直接獲得每張數(shù)碼化的照片內(nèi)的夾雜物數(shù)據(jù)，得到單個試樣的夾雜物A法評級；5)照片拼合與分析通過測量計算得到單個試樣的各類夾雜物B法評級。本發(fā)明使用激光顯微鏡及所帶的附件，能夠快速掃描整個金相試樣表面，分別采用單張及多張連續(xù)掃描的方式獲得檢測面上不同面積的光鏡照片，經(jīng)過軟件陰影校正處理后消除光線在試樣表面細微偏差，利用照片中的灰度差篩選出鋼鐵試樣表面的夾雜物，激光成像后軟件自動計算并統(tǒng)計獲得整個待測面內(nèi)不同類型夾雜物的尺寸、長徑比和形狀等信息，參照國家標準進行夾雜物評級。
文檔編號G01N21/17GK103063576SQ201210543230
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2012年12月14日
發(fā)明者于鎮(zhèn)洋, 王克杰, 劉瑩, 劉海英, 張龍 申請人:天津鋼鐵集團有限公司