非金屬夾雜物是在制造過程中嵌到鋼材中的化合物材料。夾雜物的化學(xué)來源各有不同,并會使鋼材呈現(xiàn)出不同的機(jī)械屬性,如:可成形性、強(qiáng)韌性、機(jī)械加工性和耐腐蝕性。一般來說,夾雜物越少,或夾雜嚴(yán)重程度越低,鋼材的質(zhì)量就越高。因此,分析和記錄鋼材中非金屬夾雜物的情況是控制鋼材質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
挑戰(zhàn)
在北美和南美,ASTM E45是分析鋼材中非金屬夾雜物的主要標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室過去使用,還將繼續(xù)使用ASTM的圖表比較方法對夾雜物進(jìn)行分析。操作人員使用這種方法,將光學(xué)顯微鏡下的實(shí)時(shí)圖像與通常張貼在顯微鏡附近墻壁上的顯微圖像進(jìn)行比較,可以對夾雜物的類型和嚴(yán)重程度進(jìn)行目測估計(jì)。在數(shù)碼成像技術(shù)出現(xiàn)之前,ASTM E45標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的放大倍率要求是使用復(fù)式顯微鏡在100倍的總放大倍率下(10×物鏡和10×目鏡)評估夾雜物。但是,為了順應(yīng)數(shù)碼圖像分析的發(fā)展趨勢,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)得到了更新:在使用10×物鏡時(shí),分辨率需要達(dá)到1.0 μm/像素或者更好的像素。由于數(shù)碼圖像分析方法具有CJ準(zhǔn)確性和可重復(fù)性,因此目前受到用戶的普遍歡迎,這種方法有助于避免人眼目測會造成的主觀錯(cuò)誤。此外,分析結(jié)果的記錄環(huán)節(jié)也可被順暢地集成到工作流程中。我們?nèi)绾纬晒Φ厥褂脭?shù)碼成像解決方案對鋼材中的非金屬夾雜物進(jìn)行符合ASTM E45標(biāo)準(zhǔn)的分析呢?
解決方案
對樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備之后,就可以使用一臺可提供反射光、明場條件的復(fù)式顯微鏡(正置或倒置型號),在被測鋼制樣品的表面上直接觀察到非金屬夾雜物。由于夾雜物與樣品之間較高的對比度,可以很容易地觀察并分析夾雜物:在鋼材明亮、高反光的背景中,夾雜物呈現(xiàn)為暗色。不同夾雜物類型(即球狀氧化物和硅酸鹽)的形態(tài)參數(shù)各有不同,它們的灰度值(即氧化鋁和硫化物)也各不相同。材料科學(xué)顯微鏡專用的圖像分析軟件
由于鋼材中非金屬夾雜物獨(dú)特的形態(tài)參數(shù)及其固有的高對比度水平,使用圖像分析軟件可以準(zhǔn)確、重復(fù)、方便地探測到這種非金屬夾雜物。許多材料科學(xué)顯微鏡專用的圖像分析軟件包為用戶提供一些可選配的附加模塊,這些模塊可使用戶根據(jù)ASTM E45及其他各種國際標(biāo)準(zhǔn)的要求獲得分析結(jié)果。
程序:
1、選擇10×放大倍率的物鏡,然后在反射光、明場的條件下,操控載物臺上的樣品,以觀察含有要分析的夾雜物的關(guān)注區(qū)域。如果使用的是電動(dòng)載物臺,則需為軟件編程,使載物臺掃查所需大小的關(guān)注區(qū)域(根據(jù)ASTM E45標(biāo)準(zhǔn),至少要掃查160平方毫米的區(qū)域)。
總結(jié)
由于鋼材中非金屬夾雜物與其金屬背景之間固有的高對比度,可以使用材料科學(xué)顯微鏡專用的圖像分析軟件對非金屬夾雜物進(jìn)行準(zhǔn)確的具有重復(fù)性的評估分析。許多軟件包都符合ASTM E45和各種國際標(biāo)準(zhǔn)的要求,而且應(yīng)用起來非常輕松。除了可以進(jìn)行分析,許多軟件包還具有基于分析數(shù)據(jù)自動(dòng)生成報(bào)告的性能,甚至還可提供整合性數(shù)據(jù)庫,可使用戶輕松歸檔數(shù)據(jù),并快速搜索圖像和相關(guān)數(shù)據(jù)。在考慮購買一種用于評估非金屬夾雜物的解決方案時(shí),直接與材料科學(xué)專用顯微鏡的制造商協(xié)同合作,至關(guān)重要,因?yàn)樗麄兛梢栽跒槟峁┙鉀Q方案的每一個(gè)步驟中(從設(shè)備選擇到整體部署)提供有效的幫助。