截点法测量金属平均晶粒度的不确定度评定及分析

分别利用金相显微镜目镜和金相分析软件手动计数测量的方式,采用截点法对均匀等轴晶粒的平均晶粒度结果测量不确定度进行评定研究,分析影响其测量不确定度的主要来源。结果表明:目镜测量平均晶粒度的平均截距值为35.7 μm,U=2.1 μm,k=2;金相分析软件测量平均晶粒度的平均截距值为35.5 μm,U=0.4 μm,k=2。金相显微镜放大倍率偏差致使试验线长度引入的不确定度分量是应用目镜测量平均晶粒度结果不确定度的主要来源;而使用金相分析软件手动测量平均晶粒度结果测量不确定度主要来源,却是由测量的晶界与试验线的交点数的不确定度分量引入的。在其他条件均相同的情况下,使用金相分析软件手动测量平均晶粒度比应用目镜直接测量平均晶粒度,更能缩小结果在相同包含概率下不确定性的范围,提高准确度。而对于均匀等轴晶粒的平均晶粒度测量,直线截点法和圆截点法对最终的不确定度的评定结果影响不大。     

晶粒长大的Monte Carlo模拟方法——递归统计法测定晶粒度

应用Monte Carlo（MC）法模拟在周期性边界条件下的晶粒长大行为。利用MC法模拟时,晶界处格点的迁移引起晶粒的长大,根据这一主要特征提出一种精确快速的测定晶粒度的新方法—递归统计法,然后采用递归统计方法测量晶粒度。结果表明,递归统计法测得的晶粒度比截点法的更精确,而且测量精确度不受模型的格点类型以及晶粒的尺寸、形状等的影响,测量速度比其他统计方法要快。     

复杂金属晶界的准确提取技术

在晶粒度定量评定时,对复杂晶界处理效果差.为解决这一问题,对复杂金属晶界的准确提取技术进行了研究.对金属晶粒度评级的步骤进行分析可知,晶界的准确重建是得到准确定量结果的关键,为此需要解决晶界间断不连续的问题.设计了两种晶界断点连接方法,对比表明,形态学分水岭阈值分割方法的效果更好,但需要解决过度分割和未分割的问题.据此,提出了复杂晶界的准确提取方法,即对区域极小值点进行有效编辑,或在应用watershed变换前在灰度图像上将断点进行连接.     

中高碳钢晶粒度测定方法研究

国标中氧化法与直接淬硬法是测定碳含量在0. 25%～1. 00%钢中晶粒度的主要方法,然而运用这两种方法得出的晶粒尺寸往往出现偏小的情况。本文通过对55SiCr弹簧钢分别运用直接腐蚀法、EBSD法、氧化法与直接淬硬法测定晶粒度,经过比较与分析得出:氧化法与直接淬硬法测得的晶粒尺寸相比较直接腐蚀法与EBSD法要小,其原因在于热处理后的试样中含有残留奥氏体小晶粒,在用软件评级时,误将一个大的晶粒因为残留奥氏体晶界的拐入而分割成两个小晶粒来统计,从而造成晶粒尺寸的偏小。人工去掉小晶粒或假设未考虑残留奥氏体时截点数为n,考虑残留奥氏体的影响,其截点数约为n+Dn,测量线段长度为L,校正前后的晶粒度分别为Z₁和Z₂,则有Z₁=L/n,Z₂=L/（n+Dn）,进一步可以得出Z₂=Z₁/（1+D）。经这两种方法校正后得到的结果与直接腐蚀法和EBSD法获得的结果较为接近。      

估算混晶平均晶粒度的公式和方法

ANSI/ASTME112测定金属平均晶粒度的标准方法中有三种基本方法:比较法、面积法和截点法。后两种方法可对金属中存在的混合晶粒度进行平均晶粒度的测定,虽然有较高的精度,但是程序复杂,不便于日常检验中应用。单用比较法似乎对混晶的测定一筹莫展,关键在于无法对各视场的评级结果作出综合判断。JIS GO551—1977规定平均晶粒级别m=∑ab/∑b,其中a为各视场的晶粒级别;b为视场数。这是一种求加权平均值的方法,但它的适用性尚不清楚。     

晶粒度测定的实验室间比对分析

邀请中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可的3个实验室对同一铝合金(AlSi1)样品的14张完全相同的晶粒度图片依据ASTM E112标准进行晶粒度级别指数G的定量测定,并对结果进行了评价。评价结果表明:截点数、晶粒个数的统计计数是G测定结果的主要参数,是G测定结果有效性质量控制的关键点。3个实验室截点数计数极差为3~11个,相对标准偏差2.5%~10.1%,截点法测定G的极差为0.09~0.53。3个实验室晶粒个数计数极差为4.0~16.5个,相对标准偏差2.9%~15.7%,面积法测定G的极差为0.06~0.36。结果同时表明,实验室间比对活动,不能只关注最终结果,还应关注实验室的原始观察结果、中间结果、最终结果的综合评价,以获得改进机会,控制检测风险。     

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 晶粒的几何特征度量是金属性能分析的重要基础。文章对钢金相图像中晶粒的晶粒度、面积、直径、均匀度和晶界的光滑度等进行了定义，指出用晶粒的平均面积或平均直径来表征晶粒度或晶粒尺寸，用面积和直径与它们各自的平均值的偏差程度来估算晶粒的均匀度，用晶界跟踪的方向数来估算晶界的光滑度，最后给出了它们相应的估算公式。文章描述的晶粒几何特征度量方法为金属显微图像的更深入分析，如对金属晶粒度的评级、机械性质的分析等提供了很大的帮助。     

平均晶粒度检测结果的测量不确定度评定

采用 LEICA光学显微镜对某热轧盘条晶粒在放大 100倍数下进行观察。采用金相图像分析软件中截点法对平均截距进行了测量。对测量过程中的每个不确定度来源进行了分析,并对每个不确定度分量进行了评定。根据不确定度传播规律求出晶粒度的合成不确定度,最终计算出扩展不确定度。     

高温合金的晶界提取及特征定量表征方法

晶粒尺寸在金属的拉伸强度、韧性等力学性能方面起着决定性作用，为了定量评估金属中的晶粒，必须在金相图像中确定晶界。针对高温合金高倍显微图像中晶界模糊或断裂、析出相、抛光颗粒杂质干扰等现象，提出一种晶界提取的方法。通过拉普拉斯锐化和直方图均衡化等处理来增强图像对比度，再用Otsu法进行分割，将得到的晶界图求最大连通域去除独立的点，最后作平滑细化操作得到完整的晶界并计算出晶粒的特征参数。对GH4149、GH706、GH738金相图片进行处理，结果表明，该算法效果接近传统软件提取加人为后续加工的效果，省去了重复工作，具有一定的可靠性。     

金属材料晶粒度数字评定方法及应用

针对低碳钢冷轧薄板标准图谱的铁素体晶粒度,提出了一种采用改进后的面积法和截点法数字评定金属材料晶粒度的方法。结果表明,两种改进方法对晶粒度的评定都非常有效,实现了自动化和定量化。通过对实际金相图片验证,该方法不仅能准确评定晶粒度,而且还可对双重晶粒度进行判断、评定和表示。     

应用数字图像识别法检测金刚石磨粒的形状与粒度

提出一种金刚石磨粒尺寸的检测方法，并建立相应的测试系统，目的在于快速检测出超硬磨料的形状和粒度。应用数字图像识别技术，通过MATLAB软件编程，对CCD采集到的金刚石磨粒数字图像进行图像增强、二值化、滤波、边界检测等图像处理，设定金刚石磨粒的等效形状，检测金刚石磨粒的形状与粒度。选择晶形较规则的等积形金刚石磨粒作为实例，将金刚石磨粒的面积等效为正六边形。结果表明金刚石磨粒的粒径满足正态分布，应用数字图像识别技术检测金刚石磨粒的形状与粒度是可行的。     

The characterization of cemented carbides by automated image analysis

In cemented carbides, important mechanical properties are influenced by the carbide grain size distribution. In this paper, an automated image analysis solution is described using a grain boundary reconstruction routine. In addition to size distribution, grain shape and contiguity were also measured. The largest grains found were validated by visual verification to confirm that they correspond to large individual tungsten carbide grains (and not to clusters of smaller grains). Cobalt percentage, which is also of interest, was also considered.     

三圆截线法测定奥氏体不锈钢平均晶粒度的应用

严格控制试件的取样、磨抛和晶界显示等环节,将可能引起晶界混淆的外在因素(机械滑移、孪晶及基体灰度不均等)降至最低。利用三圆截线法,辅以图像分析软件,实现了奥氏体不锈钢任何形貌晶粒度(均匀、不均匀及混合晶粒)的快速准确测定。     

合金结构钢晶粒度测定方法研究

钢的晶粒度直接影响其力学性能和工艺性能,清晰地显示和正确地评定晶粒度级别不仅是标准要求,也直接影响着钢的实物质量。采用预磨试样,用活性碳保护加热水淬直接腐蚀测定合金结构钢材料晶粒度,处理过程中表层马氏体组织自回火现象得到控制,表层沿晶氧化被充分显示,从而晶粒显示清晰完整,便于比较和评级,且该方法操作简便,测定结果准确可靠。     

Hi-B钢二次再结晶退火过程中未异常长大Goss晶粒晶界特征

采用中断法并结合电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了Hi-B钢二次再结晶退火过程中大量未异常长大Goss取向晶粒的晶界特征。结果表明:未异常长大Goss取向晶粒的晶粒尺寸相较于基体晶粒和相邻晶粒并没有明显的差异性。同时未异常长大Goss取向晶粒与异常长大Goss取向晶粒周围的HE晶界和CSL晶界比例也没有明显的差异。在二次再结晶退火过程中,尺寸优势、HE晶界、CSL晶界和Goss取向偏离度都不能保证Goss取向晶粒发生异常长大。而随着退火温度的升高,Goss取向晶粒有逐渐向标准Goss晶粒取向靠拢的趋势。     

Morphological Characteristics and Size Distributions of Three-Dimensional Grains and Grain Boundaries in 316L Stainless SteelEI北大核心CSCD

Three-dimensional characterization of grains and grain boundaries is significant to study the microstructure of polycrystalline materials, and is the key to advance the subject of three-dimensional materials science (3DMS). In this work, the technique of serial sectioning by mechanical polishing coupled with 3D electron backscatter diffraction (3D-EBSD) mapping was used to measure the microstructure of a 316L stainless steel in 3D. Volume of the collected 3D-EBSD microstructure is 600 mu mx600 mu mx257.5 mu m, which is quite large to study the 3D microstructure of structural materials with conventional grain size (20 similar to 60 mu m). Dream3D and in-house developed Matlab programs were used to process the 3-DEBSD data, and subsequently ParaView was used to visualize the grains and grain boundaries in 3D. Combined usage of these tools and in-house programs make the possibility that not only 3D grains but also 3D grain boundaries can be studied in both morphology and quantification. In total, 1840 grains and 9177 grain boundaries are included in the measured 3D-EBSD microstructure. The 3D morphological characteristics and size distributions of grains and grain boundaries in the 316L stainless steel were investigated, including 3D grain size, grain surface area, boundary quantity per grain, grain boundary size and the average boundary size per grain, as well as relationships between these morphological parameters were discussed. Results showed that distributions of all of these morphological parameters of 3D grains and grain boundaries in the polycrystalline 316L steel can be well represented by log-normal distribution, and all relationships of these parameters versus grain size can be well represented by power function. Additionally, the 3D morphologies of most grains in the 316L stainless steel deviate from the ideal equiaxed grains, having complex shapes due to existing of twins, such as semi-sphere shaped, plate shaped and some very complex grains. In many ways, the larger grains have more complex morphology with greater number of faces, larger surface area and larger deviation from equiaxed grains.     

一个新的动态再结晶过程的分析模型

应用不可逆热力学方法，本文建立了一个新的动态再结晶过程的分析模型。在这个模型中根据动态再结晶重复形核有限长大机理，分别考虑原始晶粒和再结晶晶粒分布的变化。由于模型不考虑再结晶晶粒形成细节，所以本模型也适用于由亚晶直接转变成新晶粒的情况。这种情况中只有晶界能增加并无明显晶粒长大。由此模型导出了再结晶体积分数及有关晶粒尺寸的演化方程。将这些演化方程插人到作者给出的考虑不同变形机制的热塑性本构关系中，便得到了有动态再结晶过程伴随的热塑性本构关系。这一本构关系不仅适用于一般的热加工变形，还适用于动态再结晶引起晶粒细化所造成的变形机理改变的热变形过程。最后给出一些算例并对一些有关问题进行了讨论。     

Continuous recrystallization in austenitic stainless steel after large strain deformation

Static restoration mechanisms operating during annealing were studied in a 304 steel with strain-induced submicron grain structures. The initial microstructure with an average grain size of about 0.3 μm was developed by large strain deformation at 873 K. Early annealing leads to a full relaxation of high internal stresses associated with non-equilibrium strain-induced grain boundaries, while their boundary misorientations and the average grain size barely change. Further annealing results in a transient recrystallization followed by a normal grain growth. The average grain boundary misorientation increases up to around 45° in the former and becomes constant in the latter. This is associated with the change in the grain boundary misorientation distribution from a characteristic strain-induced one to a near random distribution corresponding to a fully recrystallized state. The annealing processes operating in the strain-induced fine grains take place homogeneously in the whole matrix and can be called continuous recrystallization.