2024碳化物球化程度的評定方法

碳化物球化程度的評定方法II目次目次 I前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1取樣和樣品制備 2方法概述 3評定方法 3結(jié)果表示 4檢驗報告 5附錄A 6附錄B 16PAGEPAGE10碳化物球化程度的評定方法范圍本文件規(guī)定了碳化物球化程度評定的取樣和樣品制備、方法、步驟、結(jié)果表示和檢驗報告。本文件提供了兩種評定方法：圖譜比較法和圖像定量法。圖譜比較法主要適用于碳含量不高于1.20%規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T13298金屬顯微組織檢驗方法GB/T30067金相學(xué)術(shù)語GB/T6478冷鐓和冷擠壓用鋼（GB/T6478-2015，ISO4954:1993MOD）術(shù)語和定義GB/T30067界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1最大費雷特直徑maximumferretdiameter顆粒物在所有方向的最大長度，如圖1所示。注：本文件里顆粒物的最大費雷特直徑就是碳化物顆粒長度。圖1碳化物顆粒的最大費雷特直徑示意圖3.2碳化物顆粒寬度carbideparticlewidth與顆粒物的最大費雷特直徑相垂直的費雷特直徑。3.3長寬比AspectRatio碳化物顆粒長度與寬度的比值。3.4球化spheroidizing退火溫度略低于鋼的A1溫度且保溫時間較長使得碳化物呈球狀的過程。3.5球狀碳化物spheroidizedcarbide長寬比≤3的碳化物。3.6球化率nodularity球狀碳化物的總面積與所有碳化物總面積的百分比。3.7Delaunay三角剖分Delaunaytriangulationalgorithm一種對圖像進(jìn)行處理的數(shù)學(xué)算法。Delaunay（L）表示圖像中碳化物顆粒的平均間距，平均長度長則顆粒分布疏松，而平均長度短則顆粒分布密集。平均長度的標(biāo)準(zhǔn)差2顯示了兩種不同分布的Delaunay三角剖分示意圖。布 圖2Delaunay三角剖分示意圖取樣和試樣制備GB/T6478的規(guī)定執(zhí)行。100mm2，軋制鋼材的試樣檢驗面為平行于軋制方向的縱截面或垂直于軋制方向的橫截面可按供需雙方協(xié)議要求選取。GB/T132983~5%的硝酸酒精溶液進(jìn)行浸蝕。試樣制備時應(yīng)確保顯微組織不發(fā)生改變。方法概述評定方法通則碳化物球化程度的評定可采用兩種方法：——圖譜比較法：將試樣中碳化物的圖像與一系列標(biāo)準(zhǔn)圖譜進(jìn)行比較，記下與待測圖像相符合的標(biāo)準(zhǔn)圖譜的球化級別數(shù)?！獔D像定量法：將試樣中碳化物的圖像進(jìn)行拍照、存儲，然后利用圖像處理軟件獲得所有碳化物的尺寸信息，給出碳化物的球化率、平均面積、平均間距等定量結(jié)果。ABCDE（BCDE系A(chǔ)5001000倍下的四個碳化物球化級別的標(biāo)準(zhǔn)圖譜。由于A系列碳含量?0.10，微觀組織以鐵素體為主，本文件未提供標(biāo)準(zhǔn)圖譜。碳化物不同的球化級別所對應(yīng)的球化率和組織特征見表2。1鋼種系列碳含量，%A﹥0?0.10B﹥0.10?0.25C﹥0.25?0.40D﹥0.40?0.80E﹥0.80?1.202球化級別球化率A%組織特征0≈0%初始組織7070%≤A%＜80%部分球化8080%≤A%＜90%充分球化9090%≤A%＜100%完全球化在碳化物分布不均勻的情況下，應(yīng)選取碳化物分布密集的視場對碳化物的球化程度進(jìn)行評定。當(dāng)對球化級別評定結(jié)果有爭議時，以圖像定量法為準(zhǔn)。評定步驟圖譜比較法1005000.27mm×0.20mm100010005D系列鋼種（C>0.70%）70%7090%9080%，評定結(jié)果D.80。圖像定量法100倍觀察整個檢驗面，找到球化處理最差的視場進(jìn)行評定。注：若該方法不是用于對產(chǎn)品進(jìn)行合格判定，則可選擇有代表性的區(qū)域或感興趣的區(qū)域進(jìn)行分析。5~10500~50000.21000將拍攝圖像導(dǎo)入圖像處理軟件，首先讀取標(biāo)尺，然后通過灰度閾值設(shè)置、閉運算、開運算、相連顆粒分割等圖像處理，獲得碳化物的二值化圖像。二值化圖像應(yīng)確保碳化物被準(zhǔn)確識別。注：常規(guī)圖像處理軟件有時不能將碳化物顆粒準(zhǔn)確識別，某些基于深度學(xué)習(xí)的智能軟件可能識別效果更好。對碳化物的二值化圖像進(jìn)行統(tǒng)計計算，可獲得圖像中所有碳化物顆粒的尺寸信息，如面積、長寬比、等效圓直徑等。以長寬比≤3為判據(jù)，計算碳化物的球化率，并可計算圖像中碳化物的平均ˉσ。對碳化物的二值化圖像進(jìn)行Deaunay三角剖分處理，可獲得碳化物的平均間距ˉ及標(biāo)準(zhǔn)偏差σL。B給出了圖像定量法的應(yīng)用實例。結(jié)果表示圖譜比較法C45ECC>0.40%D90，則C45EC-D.90。圖像定量法圖像定量法獲得試樣中510張圖像的定量統(tǒng)計結(jié)果，包括球化率S，碳化物平均面積A及標(biāo)準(zhǔn)偏差σAˉσL等，可計算平均值報出。也可根據(jù)表2查出平均球化率對應(yīng)的球化級別報出。結(jié)果判定70%。其他鋼種可根據(jù)供需雙方協(xié)議確定。8檢驗報告檢驗報告應(yīng)包含以下信息：——材料設(shè)計和熱處理條件；——試樣的取樣位置和方向；——鋼種、碳化物球化級別；——球化率、碳化物平均面積及標(biāo)準(zhǔn)偏差、碳化物平均間距及標(biāo)準(zhǔn)偏差等定量結(jié)果（如果采用圖像定量法）；——視場數(shù)量；————圖像分析軟件名稱（如果采用圖像定量法）；——定量結(jié)果不確定度（若有需要）。附錄A（資料性）用于評定碳化物球化程度的標(biāo)準(zhǔn)圖譜0.10%~1.20%B~E系列球化組織的標(biāo)準(zhǔn)圖譜。A系列是碳含量?0.10%A系列鋼標(biāo)準(zhǔn)圖譜。A.1~A.4B、C、D、E500A.1B、C、D、E1000×的球化程度標(biāo)準(zhǔn)圖譜。0708090圖A.1 B譜（a）球化級別708090圖A.2 C譜0708090圖A.3D系列鋼的球化率標(biāo)準(zhǔn)圖譜0708090圖A.4E系列鋼的球化程度標(biāo)準(zhǔn)圖譜表A.1B~E系列鋼1000×的球化程度標(biāo)準(zhǔn)圖譜球化級別B系列鋼C系列鋼D系列鋼E系列鋼070809015PAGEPAGE18附錄B（資料性）圖像定量法評定85K碳化物的球化程度應(yīng)用實例將拋光并浸蝕后的試樣放入掃描電鏡下，選擇有代表性的區(qū)域進(jìn)行觀察。20005張圖像并存儲。將待測的一張球化組織圖像[B.1（a）]導(dǎo)入圖像處理軟件，首先讀取標(biāo)尺，然后通過灰度閾值像[B.1（b）]。（a）球化組織圖像（b）二值化圖像圖B.1碳化物的圖像處理比、等效圓直徑等，以長寬比AR≤3為判據(jù)，計算碳化物的球化率SA/A0×100%=425.88/428.74=99.3%，并可計算圖像中碳化物的平均面積A0.50μmσA=0.4μm2。Delaunay（Delaunay三角形邊的平均L=2.08μm，標(biāo)準(zhǔn)偏差σL1.00μm。圖B.2碳化物的三角剖分處理B.3-B.5步驟對其余球化組織圖像進(jìn)行處理，可獲得該高碳鋼試樣碳化物球化程度的定量統(tǒng)B.1E.90。表B.1碳化物球化程度的定量統(tǒng)計結(jié)果視場碳化物總數(shù)量，個碳化物總面積A，μm2球狀碳化物總面積A0，μm2球化率S，%碳化物ˉ，μm2標(biāo)準(zhǔn)偏差σA碳化物平均間距ˉ，μm標(biāo)準(zhǔn)偏差σL視場1855428.74425.8899.30.500.482.081.00視場2843415.46412.9899.40.500