金相学与材料学的相关知识

1、金相学与材料学的相关知识发布时间： 2007-8-9 编辑： admin 点击率 : 743毫米的试并对钢的淬, 特纪念索氏1863 年英国的 H. C. So rby ( 以下简称索氏 ) 首次用显微镜观察经抛光并腐刻的钢 铁试片 , 从而揭开了金相学的序幕。 他在锻铁中观察到类似魏氏在铁陨石中观察到的组织 , 并 称之为魏氏组织。后来他又进一步完善了金相抛光技术 , 例如把钢样磨成 01025 片, 并在摄影师的协助下拍摄了钢与铁的显微像 , 基本上搞清了其中的主要相 , 火、回火等相变作了到现在看来还基本上是正确的解释。索氏是国际公认的金相学创建人 别是在英国和美国 , 都在 1963

2、年召开了金相学诞生一百周年报告会 4, 5 在 1863 年的发现 ( 索氏在锻铁中观察到魏氏组织的论文发表于1864 年 , 但是在他的他的祖先一直是一大学的1863 年 7 月 28 日的日记中对此已做了记载 ) 。他的姓氏还被用来命名钢中的一种淬火或回 火组织 So rbite, 即索氏体 , 但是这个名词现在已基本淘汰了。中的一个钢铁世家中索氏在 1826 年出生于英国钢城 Sheffield开了两家刀具厂 , 他继承了其中之一。不过他生性酷爱自然 , 很少过问他的产业 , 个从事地质与金属研究的自由研究工作者 8, 9 。晚年还热心教育 , 任 Sheffield 第一任校长。他终生

3、未婚 , 以探讨自然奥秘为乐 , 共发表论文 230 篇 , 其中地质方面约 100 篇, 金属方面仅 15 篇( 详细目录见文献 10 ) 。由此可见他的主要兴趣还是在地质方 面。索氏年轻时就对自然界的生物、矿物、地质发生了极大的兴趣 , 他在 21 岁时 发表的论文是“农作物中的硫磷含量”。 后来他从一位生物学家那儿学会了使用显微镜观察生物 标本及牙、骨等硬物的试片制备方法。这就导致了他后来用显微镜研究岩石从而建立了岩相学 (1850 年 ) , 当时他才 24 岁。这一新鲜事物很快就受到广泛的重视 , 推崇他是“显微岩 相学之父”, 先后选他当英国地质学会、 矿物学会、 显微镜学会的主席

4、。 但是 , 也有一些思想 保守的人讥笑他“用显微镜研究山脉”, 坐井观天。但是这并阻挡不了科学向前发展的历史潮 流。由于生活在一个钢城的钢铁世家中 , 索氏不可避免地会经常接触一些钢铁问题, 如用酸蚀缀饰刀具。 到 1863 年索氏的岩相研究已经很有成就 , 他开始了铁陨石的研究。 为了弄清它的显微结构 , 他还研究一块瑞典生产的锻铁的显微结构。为了观察不透明的钢铁试 片, 索氏采用反射式的垂直照明。 可惜当时这件事并未引起钢铁界的注意 , 直到二十几年后他 被要求重新发表他的 1863 年的研究结果 , 才受到普遍重视。 他在自传式的论文“科学研究五 十年”中用嘲笑的口吻说 : “在早年

5、, 如果铁路出了一次事故而我建议铁路公司取一段铁轨进 行显微镜观察 , 恐怕他们会认为我是适合送进教养院去的人”。(1)(2)Fe3C, 1890 年(3)索氏在钢铁的显微镜观察中发现的主要相是 :自由铁 (1890 年美国著名金相学家 Howe 命名为 Ferrite, 即铁素体 ) 碳含量高的极硬化合物 (1881 年 Apel 用电化学分离方法确定为 Howe 命名为 Cementite, 即渗碳体 ) ;由前两者组成的片层状珠状组织 Pearly Constituent (Howe 命名为Pearlite, 即珠光体 ) ;(4) 石墨 ;年的论述中的一段译出如 英寸 , 硬物为 这种

6、特殊组织的唯一能(5) 夹杂物。他对珠光体的描述非常引人入胜 , 我们把他在 1886 下: “珠状组织中的片层经常很薄 , 软的铁片层的厚度约为 1/40000 1/80000 英寸 , 因此有间距约为 1/60000 英寸的棱脊和沟漕交替排列。令人满意的解释可能就是；在高温时铁与碳生成一种稳定的化合物 定，分解为上述两种物质”。图 3是索氏当年制备并观察过的钢样Sheffield 大学）在1953 年拍的显微像560 倍相仿。这就是他当时看到的珠光体放大倍率为500倍, 何等清晰！在低一些温度下不再稳 （现在仍有一些保留在与当年索氏使用的*w eF Va叭，*y r X .* 目嘗%S 2

7、图1索氏当年观察过的珠光体试样;1953 年拍照（X 500）实际上，索氏在上述有关珠光体的描述中就已经引入了高温形成奥氏体及其在低温转变成珠光体的概念且看他的进一步论述：“除了上述特殊组织本身的意义外我认为它还可能阐明钢的淬火和回火。当钢在红热状态下投入冷水中急冷铁与碳在高温生成的稳定化合物在它有足够时间转变之前突然被固定下来保留了介于软铁与非常硬而脆的化合物（译者注：渗碳体之间的性能也就是说把高硬度与强度结合起来。这不但是可能的，并且实际上很可能就是如此。再一次升温使淬火钢回火我们容易理解上述两个组元（译者注：铁素体与碳化物）多多少少会分离岀来给岀与缓冷后得到的相似结构。至少我认为这种观点

8、与我用高倍观察不同的钢与铁所得的研究结果是一致的”。这里又基本上引入了马氏体及其在淬火中生成和回火中分解的概念。不仅如此他还讨论了合金元素对淬火的作用。1856 年M ushet发现在高碳钢中加入钨到5- 6%就可以在空冷后得到与淬火一样的硬度。对此索氏的观点是：“M ushet的空冷淬火钢的奇异性能可能是由于钨阻止这种常见的分解所致”。这实际上就是后来得到证实的合金元素阻止奥氏体分解从而增强淬透性的概念。索氏一个人在不太长的时间里作为副业（主业是地质岩相研究）基本上弄清楚钢铁的显微组织与热处理过程中的相变不能不说是一件非常伟大的成就。此外，他还讨论了晶粒、再结晶、形变中晶粒的变化等。人们把他

9、作为金相学的奠基人是再恰当也没有的了。在现代炼钢方法岀现之前,瑞典由于有高品位的铁矿石和丰富而又价廉的森林资源,在十八世纪时是欧洲的主要产钢国家。另一方面，那时在瑞典岀现了一些著名的化学家，首先发现了镍、钻、锰、钼、钨等金属元素。显然，这些化学家的研究也包括钢与铁，如Bergman首先用化学分析方法证明碳含量不同是钢、锻铁和铸铁的主要区别。另一方面,Rinman在1774年在瑞典皇家科学院院报上发表了一篇题为“铁与钢的腐刻”的论文,指岀“不同类型的铁与钢的硬度、致密度、性能均匀与否等均有差异，腐刻为区别它们提供了一种简易的方法”。但是，这种用化学试剂腐刻金属显示其内部组织的方法尚未采用制片及抛

10、光技术,仅限于观察钢铁产品的表面组织。图2铁陨石腐刻后直接印制的魏氏组织（1820）Aloysvon Widmanstabtten （ 以下简称魏氏）在1808年首先将铁陨石（铁鎳合金）切成试片，经抛光再用硝酸水溶液腐刻，得出图1的组织。铁陨石在高温时是奥氏体，经过缓慢冷却在奥氏体的111面上析出粗大的铁素体片，无须放大，肉眼可见。四种取向的铁素体在图1中都可以观察到，其中三种是针状，夹角为60 ,另一种是片状，平行于纸面。那时照像技术仍未出现，过去都是将观察结果描绘。魏氏在任奥地利皇家生产博物馆主任之前曾从事过印刷业。他运用印刷技术，首先用腐刻剂将铁陨石中的铁素体腐蚀掉使奥氏体凸出。抛光腐刻

11、的铁陨石本身就是一块版面,涂上油墨，敷上纸张，轻施压力,将凸出的奥氏体印制下来，一如我国古老的拓碑技术一样。图片之清晰可与近代金相照片媲美。魏氏的复制技术在那时不能不说是一种非凡的成就。但是，魏氏试验的更为深远的意义还是在科学方面,这不仅是宏观或低倍观察的开端，也(直到1820年才由是显微组织中取向关系研究的起始。尽管魏氏的主要试验结果当时并未发表其合作者发表)，但已在集会上宣布并广为流传，铁陨石的研究风行一时。在这之后的几十年用各 魏氏不是冶金学家 , 但是他在 1808 年的著名试验为金相学的创建起了开路的作用种化学试剂处理金属切片表面的试验就在各处流行起来,对宏观金相观察的发展有意义的几

12、桩工作是：(1) 1817 年J. F.Daniell发现铋在硝酸中浸泡数日后表面岀现立方的小蚀坑,建立了用蚀坑法研究晶粒取向的技术。1860 年W.Lubders在低碳钢拉伸试样表面上观察到腐蚀程度与基体不同的条带，并正确解释这不是偏析而是由于局部的不均匀切变引起的,后来就以他的姓称这种滑移带为吕德斯带。(3) 1867 年H.T resca 用氯化汞腐蚀显示金属部件中的流线(图2),说明金属在加工形变过程中内部金属的流动情况。上述试验奠定了宏观腐刻及低倍检验技术，在今天仍然是金属研究和生产检验中常使用的方法。后来的研究指岀，魏氏组织不但在钢中并且在许多其它合金中岀现。本世纪二十年代A.Sa

13、uveur及周志宏6 研究过碳含量极低的铁在淬火后的魏氏组织;三十年代G. Kurdjumov 及G. Sach s用X射线进行了著名的马氏体相变取向关系的试验。在R.F. Meh l 学派（包括 C. S.Barret t) 在Sauveur和周志宏的工作启发下开展了一系列合金的魏氏组织的研究,此后取向是金相学的启蒙人他是当之无愧的。索氏虽然创建了钢铁的金相学 , 但他毕竟主要是地质矿物学家而不是冶金工程师, 称他, 他在冶到二十几年后才引起冶金界的重视。在这期间, 德国的 Adolf Martens (以下简称马氏 , 请注意这不是平炉炼钢法发明人马丁 Martin） 和法国的 Flori

14、s Osmond 分别在1878 及 1885 年独立地用显微镜观察钢铁的显微组织。 他们都是与钢铁生产与使用有关的工程师。马氏在东普鲁士铁路局工作十年 , 修建桥梁 , 在这期间他利用业余时间 , 进行钢铁的金相观察。Osmond 曾在法国的著名合金钢厂 Creusot （ 邓小平当年曾在这家钢厂做工 ） 工作十年 , 从 1880 年起这个钢厂就开始了金相检验。 因此 , 他们的金相观察结果很快就在冶金界传播开来, 影响深远 , 功绩不亚于索氏 ,在德国及法国甚至有一些学者 11, 12 还认为他们也是金相学的创始人。在十九世纪的六十到八十年代 , 三个杰出的科学家分别在三个国家独立地开始

15、了钢铁的金相观察, 这是那个时期钢铁工业大发展的必然结果 , 不足为奇。马氏是一位严谨的正统金相学家 , 他的哲学是金相学家的任务是改进金相试验方法, 进行细致观察 , 认真记录 , 少做推论。 他也是这样身体力行的 , 一方面与蔡司光学仪器厂合作设计适于金相观察的显微镜 （ 这对金相技术的普及推广起了很大的作用） , 另一方面对钢铁的金相进行了大量的系统研究 , 发现了低碳钢的时效变脆现象。 由于他过于强调观察细节 , 论文有时显得烦琐, 在理论分析方面建树不多。 但是 , 马氏在改进和推广金相技术方面起了很大的作用。他认为对钢铁厂来说 , 金相检验是最重要的检验方法之一 , 其重要性决不亚

16、于化学成分分析。 在他的影响下 , 到本世纪初不少钢厂都有了金相检验室。为了纪念马氏在改进和传播金相技术方面的功绩 ,Osmond 在 1895 年建议用他的姓氏命名钢的淬火组织 Martensite,即马氏体。如果说马氏是金相技术方面的一位先驱 , 那么 Osmond 可以说是金属学或物理冶金方面的一位伟大科学家。 首先 , 在实验技术方面他不限于金相观察 , 而是把它与热分析、 膨胀、热电动势、电导等物理性能试验结合起来。这在当时不能不说是一种创举, 把金相技术扩大到更广泛的范畴里去 , 这在后来已成为金属学的传统研究方法了。 其次 , 在理论分析方面他也不限于显微组织结构 , 而是把它与

17、化学成分、 温度、 性能结合在一起 , 注意研究它们之间的因果关系。 换句话说, 他把金相学从单纯的显微镜观察扩大、提高成一门新学科。从这个角度来看,Osmond 的贡献是非常卓越的。金界的活动范围及影响是有一定局限性的 , 因此 ?SPANlang=EN-US1863 年的杰出贡献一直要Osmo nd在实验技术上精益求精，图4是他拍摄的珠光体的高倍显微像，就是在今天用先进的实验仪器与照相器材，要达到这么高的水平也非易事。Ms图4 116%C钢中的珠光体(Osmond, 1901)亠 -J，.n*IlMtfl ,肚一拦刼-竺止如JiJZa+ JJ MM rt 丄.卞I二-!1 “ - -IU

18、i : 1- 1 N i -MH- d u N - r -I - I 才I I : - bLI h J- Fyrrrt丄/flT -il =lLkT3S ! 11IL* -ITJOJJr.i=i6/fr Ji*J陀 LATRI.CfttKki PoihU of au也图5冷却曲线，左图是习惯作图法，右图是Osmo nd “反冷却速率”法，给岀明显的转变点在测量冷却曲线时，他采用当时新发展岀来的Pt-Rd热电偶；在绘制曲线时，他不用温度 （）随时间（t）的变化，而用温度（）随dt/d 的变化，突岀转变点（图5）。他在1887年发表的“铁、 钢与白口铸铁中铁与碳的相变”一文中明显测出三个转变点,即

19、 900, 750 和 700C。这就是我们今天铁的三个转变点910C : C tA 相变768 C :铁磁转变 723C :碳从固溶体中析出,共析相变明了方向。他不但首先发现了铁的3、Y三种同素异构体，后来还在“铁的晶体学”一文(1900) 中用晶体生长形态及蚀坑证明3、Y三种同素异构体都属于立方晶系Y生长成八面体，滑移面是111； a、3生长成立方体，滑移面不是111及100,孪晶面是112。这与后来的X射线结构分析完全一致，Y有面心立方结构，a、3 有体心立方结构。我们完全可以想像到 , 在 X 射线衍射实验出现之前 , 得出这些晶体学结论是多么不容易。由此也可以看出 Osmond 才华

20、横溢 , 想像力非常丰富。顺便提一句 , 我们今天使用的转变点符号都是沿用当年Osmond 用过的 , 如 A ( 法文驻点 Arrestation 的第一个字母 ) 代表转变点 , 下标 c (法文加热 chauffage 的第一个字母 ) 及 r ( 法文冷却 refro idissement 的第一个字母 ) 分别代表升温及降温的转变点。显然3、丫也是延用 Osmond 的符号。Osmond 还有谦逊的美德。一方面不让在他逝世的讣告中说明他在金相学方面的业绩另一方面把荣誉让给别人 , 如他推崇索氏为金相学的奠基人 , 马氏为伟大的金相学家 , 分别用他们的姓氏命名索氏体和马氏体。他还把他

21、自己发现的碳在Y铁中的固溶体命名为Austenite,即奥氏体，以纪念在Fe-C平衡图方面作出巨大贡献的W. C.Roberts-Austen( 以下简称奥氏 ) 。甚至他还用物理化学家L. J.Troost ( 巴黎大学教授 ,Osmond曾受过他的指教，但他本人从未在金相方面做过研究) 的姓氏命名钢中的一种共析相变组织 Troostite,即屈氏体。后来他还发现在镍含量高的合金钢中Y可以保留到室温而不转变，为发展奥氏体不锈钢指铁后 , 认为这是钢在淬火后有很高伟大的科学家也不可能是完美无瑕的。Osm ond在发现3硬度的本质。易言之 ,3 铁很硬 , 在高温生成后在急冷的淬火过程中被保留下

22、来了。显然 是错误的。 但是 Osmond 及奥氏, 后来还有 Sauveur, 为此舌战群儒 ,斗争非常激烈 , 我们在金相 学史话 (2) 中将对此作专门报道。 但是 , 这个失误与 Osmond 的伟大贡献相比 , 只不过是一块美 玉中的一点瑕疵罢了。除了一百多篇论文外，0smo nd还写了两本有关金相的专著(1895,1904),对金相学的普及推广也起了重要的作用。 到了上世纪末或本世纪初 ，金相学就已经成为一门新兴的学科了。从几个侧面举例说明1.学报开始出现金相学家M etallogra ph ist (1898- 1903)国际金相学杂志In ternat ion ale Zeit

23、sch riftfubr Metallogra ph ie (1911- 1918)2.大学中设金相学讲座或教授柏林工业大学在 1910年设金相学讲座,1919年聘请H. Hanemann任教授，并岀版金相图谱 Atlas Metallogra phicus.影响深远。3.金相学专著陆续出版H. Beh rens: Das m ik ro skop ische Gefubge derM etalle and L egieru ngen (1894).F. O smond, J. E.Stead: TheM icro sco p ic A n alysis of M etals (1904).P

24、. Goere ns: Ei nfubh rung der M etallogra ph ie ( 1906,战后版1948).C. H. Desch:M etallogra phy (1910,第六版 1944).H. M. How e:M etallogra phy of Steel and Cast Iron (1915).A. Sauveur: The Metallogra phy and Heat Treatme nt of Iron and Steel (1916,六版1943).4.Fe-C 平衡图在 1899 - 1900 问世(W. C.Roberts-A usten, H.

25、 W.Bakhuis-Roozeboom ),钢铁的相变与热处理有了理论的指导。5.金相的研究从钢铁逐步延伸到其它合金系统中去,G. Tammann开始按周期表系统地研究二元系合金(1903),把金相学进一步发展为金属学(即M etallkunde,俄文的Mema孔孔Knuge ),在德国哥丁根大学建立学派，并出版“金属学教程” L第四版1932)。eh rbuch derM etallku nde (1914,金相学的诞生已经一个多世纪了，并已成为一门成熟的学科。但是，随着科学技术的发展金相学也在不断充实新的内容和扩大它的领域，但首先，观察手段的改进使金相学起了明显的变化。光学显微镜虽然有简

26、单方便的优点是它的分辨率不高，仅能观察金相组织中几十微米尺度的细节。目前，它的主要发展趋势是定量金相学，也就是把光学显微镜配上电子计算机，对显微组织的一些特征进行定量的分析。为了获得更高的分辨率以观察更细微的内部结构，透射式电子显微镜在三十年代初研制成功,经过半后来，为了观察凸凹不平的大块个世纪的发展，它的分辨率已接近或达到分辨单个原子的水平。试样，扫描电子显微镜 又应运而生。这些电子光学仪器不但有极高的分辨率，并且能进行微区电子衍射分析，给岀有关的晶体结构数据。不仅如此,在配上X射线谱仪及电子能量谱仪后，还能进行小到几纳米范围的化学成分分析。由此可见，这些电子光学分析仪器已经使我们对金属的显

27、微组织结构的研究深入到原子的层次,成为现代金相学研究的重要手段。现将金相学杂志Metallogra phy中1982年发表的文章按主要观察手段及实验方法分类如下光学显微镜传统方法定量金相2 共11篇电子显微镜透射型扫描型电子探针2 共18篇当然，在使用电子显微镜为主要观察手段的文章中也有一些用光学显微镜做低倍辅助观 察。但是，使用电子光学仪器进行金相研究的趋势已经是无庸置疑的了。其次，随着新材料的不断岀现，金相学的范围也逐渐扩大，并渗透到其它材料领域中去 发展成为材料科学。在半导体材料的早期发展中，不少金相工作者参予其事。位错等晶体缺陷的,并也在概念主要是在金属研究中形成的，现在不但已经是半导

28、体等晶体材料的一项质量指标地质矿物学中开始受到重视。G. P.区是合金的固溶体中在予沉淀过程中生成的溶质原子偏聚区现在这一名词也已在矿物研究中得到应用。合金强化也已应用到高分子材料中去。近年来，随着计算机技术和体视学的发展，图像分析仪被广泛地应用于金相分析中，使传 统的金相分析技术从定性或半定量的工作状态逐步向定量金相分析方向发展。材料科学是新开辟的领域，天地宽阔，金相工作者肯定会为此作岀应有的贡献。历史在发展，金相学还在前进。随着科学技术的迅速发展，金相学也会不断以新的姿态岀现金相工作者多年来一直从金相试样抛光表面上通过显微镜观察来定性地描述金属材晶粒度、非金属夹杂物及第料的显微组织特征或采

29、用与各种标准图片比较的方法评定显微组织、二相质点等， 这种方法精确性不高， 评定时带有很大的主观性， 其结果的重现性也不能令人满意，而且均是在金相试样抛光表面的二维平面上测定，其测量的结果与三维空间真实组织形貌相比有定差距。 现代体视学的出现为人们提供了一种由二维图像外推到三维空间的科学，即将二维平面上所测定的数据与金属材料的三维空间的实际显微组织形状、大小、数量及分布联系起来的一门科学，并可使材料的三维空间组织形状、大小、数量及分布与其机械性能建立内在联系，为科学地评价材料提供了可靠的分析数据。由于金属材料中的显徽组织和非金属夹杂物等并非均匀分布，因此任何一个参数的测定都不能只靠人眼在显微镜

30、下测定一个或几个视场来确定，需用统计的方法对足够多的视场进行大量的统计工作，才能保证测量结果的可靠性。如果仅靠人的眼睛在显微镜上进行目视评定，其准确性、一致性和重现性都很差，而且测定速度很慢，有些甚至因工作量过大而无法进行。 图像分析仪以先进的电子光学和电子计算机技术代替人眼观察及统计计算，可以迅速而准确地进行有统计意义的测定及数据处理， 同时具有精度高、 重现性好， 避免了人为因素对金相评定结果的影响等特点， 而且操作简便， 可直接打印测量报告， 目前已成为定量金相分析中不可缺少的手段。图像分析仪是对材料进行定量金相研究的强有力工具，也是日常金相检验的好帮手，可以避免人工评定带来的主观误差，

31、 从而也避免了扯皮现象。 虽然在日常金相检验中， 不可能也不必每次都使用图像分析仪， 但当产品质量出现异常或金相组织级别处于合格与不合格之间而无法判别时，则可以借助图像分析仪对其进行定量分析，得出准确结果，确保产品质量。 图像分析仪在金相分析中的应用， 拓展了金相检验的检测项目， 促进了检测水平的提高， 对于提高检测人员的素质也是十分有益的。图像分析仪的系统由金相显徽镜和宏观摄像台组成的光学成像系统，其用途是使金相试样或照片形成图像。 金相显微镜可直接对金相试样进行定量金相分析；宏观摄像台适用于分析金相照片、底片及实物等。为了能用计算机存贮、处理和分析图像，首先需将图像数字化。一帧图像是由不同

32、灰度的一种分布所组成，用数学符号表示为j = j (x,y ), x、y为图像上像素点的坐标，j则表示其灰度值。所以，一帧图像可以用一个 mn阶矩表示，矩中每个元素对应于图像中一像素点,aij的值即表示图像中属于第i行第j列的像素点的灰度值。CCD摄像机(电荷耦合器件摄像机)就是一种图像数字化设备。 金相试样上的显微特征经过光学系统后在CCD上成像并由CCD实现光电转换和扫描，然后作为图像信号取岀，由放大器进行放大，并量化成灰度级以后贮存起来,T。对于数字图而得到数字图像。计算机根据数字图像中需测量特征的灰度值范围，设定灰度值阈值像中任何一个像素点，若其灰度大于或等于T，则用白色（灰度值 25

33、5）来代替它原来的灰度;若小于T则用黑色（灰度值 0）来代替原来的灰度，可以把灰度图像转化为只有黑、白两种灰度的二值图像，然后再对图像进行必要的处理，使计算机能方便对二值图像进行粒子计数、面积、周长测量等图像分析工作。若采用伪彩色处理，则可把256个灰度级转换成对应的彩色，使灰度很接近的细节和其周围环境或其他细节易于识别,从而改善图像，更利于计算机处理多特征物图像。图像分析仪通常都具有下列基本图像处理、分析功能:图像采集。图像增强和处理：包括阴影校正，伪彩色处理，灰度变换，平滑、锐化；图像编辑等。图像分割。二值图像处理：包括形态学处理（腐蚀、膨胀、骨胳化等），二值图像的算术运算、联接、自动修补

34、等。测量：包括特征物统计，对其周长、面积、X/丫投影、轴长、取向角等参数进行统计测量。数据输岀。图像分析仪在金相分析中的应用简介:晶粒度测定测量晶粒度是金相检验工作中经常进行的检验项目。传统的方法是参照有关标准此方法简便、（GB6394 2002）中的标准图片，采用与标准图片相比较的方法评定岀晶粒度级别,速度快，但主观上的误差也比较大。若采用GB6394中规定的另外两种方法，即面积法和截点法则可以直接而迅速地求岀晶粒度级望而生畏。如果使用图像分析仪采用截点法进行晶粒度测定, 别。截点法是通过统计给定长度的测量网格上的晶界截数来测定晶粒度的，其晶粒度级别指数G的计算公式为:G=- 3.2877

35、+ 6.6439lg (MX N/ L)式中：L 所使用的测量网格长度(mn) Mk观察用的放大倍数 N测量网格L上的截点数L、M为已知数，只需测得N,图像分析仪就可以得岀晶粒度级别。在实测工作时，由于晶粒内部可能存在各种析岀物以及因腐蚀控制不当而造成晶界断裂,去除晶粒内的析岀物和对给准确测定带来一定的困难，需采用图像分析仪中的腐蚀与膨胀功能, 晶界进行重建，以得到完整的晶粒图像。测定显徽组织的含量定量地测定金属材料中的显微组织的百分比等参数，并研究其对机械性能的影响是图像分析仪在金相分析中的主要用途之一。例如:测定灰铸铁、球铁、铸钢及低碳钢中的铁素体和珠光体的百分比； 双相钢中的马氏体与铁素

36、体的百分比；渗碳淬火硬化层和奥贝球铁中的残余 奥氏体含量；高磷闸瓦中的磷共晶含量；铸造铝合金中的共晶硅含量，抱轴瓦白合金中的若对某种材料的不同基体组织进行含量等。使用图像分析仪的基本功能很方便地完成这些工作。定量金相分析，并与其机械性能对照，可深入研究显微组织与机械性能之间的定量对应关系。镀层厚度测定由于镀层下基体材料表面粗糙度或电镀工艺的影响,使镀层存在着厚薄不均的现象,为解决因厚薄不均而产生的测量误差,图像分析仪在测量镀层时,首先在显示镀层截面形貌的屏幕上划许多条相互平行且垂直于镀层表面、并横贯镀层的直线,这样每一条直线均能测岀一镀层厚度数据，然后将这些数据进行处理，便得到镀层的平均厚度、最大厚度、最小厚度等参数。若被测物是非常细小的金属丝，其圆周均有镀层， 则取其横截面图像， 从它的圆心岀发呈不同角度 沿径向划许多直线，同样可测得