CN104280413A - 一种统计钢中硫化锰夹杂长宽比的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种统计钢中硫化锰长宽比的方法，该方法包括以下步骤：截取一定长度的盘条放入镶嵌机热镶成形，利用切割机切除盘条，将待测面进行打磨并抛光成光滑镜面，在扫描电镜下采用背散射成像模式进行观察，采集7×7的矩形区域共49张照片。打开图像分析软件，读取照片并加载标尺，将图像转换为二值图，并调节图像特征检测的灰度值范围观察硫化锰夹杂的颜色变化，直到所有硫化锰夹杂被识别，利用软件中的颗粒度分析，获得每张照片中硫化锰的夹杂的信息。此方法可以准确清楚地识别出不同大小的硫化锰夹杂，避免对夹杂物宽度选取测量的不确定性。
Description
技术领域
本发明属于钢中夹杂物分析方法技术领域，特别涉及一种统计钢中硫化锰夹杂长宽比的方法。
背景技术
纺锤形态的硫化锰夹杂利于改善易切削钢的切削性能，一般定义硫化锰长宽比小于等于3为纺锤形态。易切削钢中硫化锰的数量多且尺寸较小，采用传统的夹杂物分析方法无法满足。传统夹杂物的分析方法包括金相显微镜观测法和电解法。金相显微镜观测法是利用夹杂物的光学特征辨别其类型并观察尺寸与分布情况，该法依靠人的肉眼直接观察，人工操作，误差较大，同时受操作人员的专业知识、经验等因素影响，容易误判。电解法适合用于较大夹杂物的分析且实验周期很长1～2个月。
申请号为201210553604.X的“一种用于检测钢中夹杂物的试验方法”专利中，采用扫描电镜配套检测器件及软件对钢中的夹杂物尺寸、形态、分布和成分进行自动检测0.5-20h，同时采用衬度校准样品，保证夹杂物检测的准确性和稳定性。虽然该专利中撇弃传统的金相显微镜成像，采用扫描电镜检测，但是首先其检测时间较长，在高压电子束扫描下，样品表面受污染发黑，其次该方法还需要准备特殊的校准样品，而该校准样品对于各个钢种的适用性还存在疑问。
因此，如何能够高效地统计出热轧盘条中硫化锰的长宽比，不仅可以及时反馈实验工艺对于硫化锰形态的影响，同时对于评价盘条的切削性能和下一步的实验调整工艺起到理论数据的支撑作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种统计钢中硫化锰夹杂长宽比的方法，结合扫描电镜和图像分析软件，快速准确地对硫化锰夹杂进行表征。
一种统计钢中硫化锰夹杂长宽比的方法，按以下步骤进行：
(1)截取一定长度的盘条，将截取的试样水平放入镶嵌机，放入填料，设定加热温度250℃，闭合镶嵌机并加压，加热熔化填料3分钟，冷却2分钟，使试样热镶成形；
(2)将镶嵌好的试样利用切割机切除盘条直径的一半厚度，再将待测面进行打磨并抛光成光滑镜面；
(3)将待测试样置于扫描电镜的样品台上，待抽真空至1×10-3Pa以下，打开电子枪加高压20kv，将电子束电流增至50～150pA，采用背散射成像模式进行观察，将观察倍数放大至1000倍，并聚焦清楚；利用XY轴手柄连续移动视场，采集7×7的矩形区域共49张照片；
(4)打开图像分析软件，读取照片并加载标尺，得到像素点与距离单位的换算关系；
(5)将图像转换为二值图，并调节图像特征检测的灰度值范围观察硫化锰夹杂的颜色变化，直到所有硫化锰夹杂被识别；
(6)利用图像分析软件中的颗粒度分析，获得每张照片中硫化锰的夹杂的信息：面积、feret直径、个数；
(7)计算硫化锰的长宽比：feret直径×feret直径/面积。
本发明的优点是：热镶盘条样品后再利用切割机切除盘条的多余部分，不仅简化了截取直径较小盘条中心纵截面的方法，无需采用线切割等手段进行纵剖样品，同时能够保持热镶样品的上下面的平行，利于视场观察；利用扫描电镜中背散射电子的成像方式，由于其对元素原子序数的高度敏感性，可以准确清楚地识别出不同大小的硫化锰夹杂，从而避免光学显微镜下人肉眼的误判；利用图像分析软件中的颗粒度分析选项，快速准确地得到每个硫化锰夹杂的尺寸形态信息，采用feret直径×feret直径/面积对硫化锰夹杂的长宽比进行定义，避免了对夹杂物宽度选取测量的不确定性。
具体实施方式
下面用实施例对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施中所作的任何变动都将落在权利要求书的范围内。
实施例1
统计直径为8mm的1215纵截面的硫化锰夹杂长宽比，其按以下步骤进行：
(1)截取长为25mm的盘条；将截取的试样水平放入镶嵌机，放入填料，设定加热温度250℃，闭合镶嵌机并加压，加热熔化填料3分钟，冷却2分钟，使试样热镶成形；
(2)将镶嵌好的试样利用切割机切除4mm厚，再将待测面进行打磨并抛光成光滑镜面；
(3)将待测试样置于扫描电镜的样品台上，待抽真空至9.88×10-3Pa，打开电子枪加高压20kv，将电子束电流增至80pA，采用背散射成像模式进行观察，将观察倍数放大至1000倍，并聚焦清楚；利用XY轴手柄连续移动视场，采集7×7的矩形区域共49张照片；
(4)打开图像分析软件，读取照片并加载标尺，得到像素点与距离单位的换算关系为18pixels/μm；
(5)将图像转换为二值图，并调节图像特征检测的灰度值为102，此时所有硫化锰夹杂被识别；
(6)打开图像分析软件中的颗粒度分析，获得每张照片中硫化锰的夹杂的信息：面积、feret直径、个数；
(7)计算硫化锰的长宽比：feret直径×feret直径/面积。
硫化锰夹杂长宽比统计分析结果如表1所示。
表1 钢硫化锰夹杂长宽比统计结果
| Area | Feret | 长宽比 |
| 1.783 | 4.573 | 11.72873 |
| 1.216 | 2.571 | 5.435889 |
| 0.919 | 2.677 | 7.797964 |
| 8.487 | 10.369 | 12.66834 |
| 6.613 | 9.926 | 14.89876 |
| 9.451 | 10.134 | 10.86636 |
| 15.326 | 22.609 | 33.35292 |
| 3.631 | 7.374 | 14.97545 |
| 2.024 | 4.349 | 9.344763 |
| 4.086 | 8.764 | 18.79777 |
| 2.838 | 4.545 | 7.278726 |
| 0.867 | 3.104 | 11.11282 |
| 0.861 | 2.39 | 6.634262 |
Claims (1)
1.一种统计钢中硫化锰夹杂长宽比的方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(1)截取一定长度的盘条，将截取的试样水平放入镶嵌机，放入填料，设定加热温度250℃，闭合镶嵌机并加压，加热熔化填料3分钟，冷却2分钟，使试样热镶成形；
(2)将镶嵌好的试样利用切割机切除盘条直径的一半厚度，再将待测面进行打磨并抛光成光滑镜面；
(3)将待测试样置于扫描电镜的样品台上，待抽真空至1×10-3Pa以下，打开电子枪加高压20kv，将电子束电流增至50～150pA，采用背散射成像模式进行观察，将观察倍数放大至1000倍，并聚焦清楚；利用XY轴手柄连续移动视场，采集7×7的矩形区域共49张照片；
(4)打开图像分析软件，读取照片并加载标尺，得到像素点与距离单位的换算关系；
(5)将图像转换为二值图，并调节图像特征检测的灰度值范围观察硫化锰夹杂的颜色变化，直到所有硫化锰夹杂被识别；
(6)利用图像分析软件中的颗粒度分析，获得每张照片中硫化锰的夹杂的信息：面积、feret直径、个数；
(7)计算硫化锰的长宽比：feret直径×feret直径/面积。
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