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使用半自動(dòng)和自動(dòng)分析來(lái)確定平均晶粒度
半自動(dòng)或自動(dòng)分析（軟件）可用于評(píng)估合金的平均粒度，方法見(jiàn)于標(biāo)準(zhǔn)ASTM E1382 - 97（2015）[6]中。平均晶粒度和晶粒度分布可通過(guò)上述的截距法或平面測(cè)量法來(lái)評(píng)估。結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性取決于合金樣品的質(zhì)量、樣品制備方法、成像系統(tǒng)和圖像分析軟件。圖12為利用平面測(cè)量法進(jìn)行評(píng)估的示例。
圖12：直方圖（左）顯示了鋼合金的晶粒度數(shù)的分布情況。直方圖的數(shù)據(jù)是通過(guò)自動(dòng)圖像分析獲得的。分析后，鋼合金圖像中的部分晶粒根據(jù)直方圖中的G值區(qū)間范圍進(jìn)行了顏色編碼（右）。
晶粒度的準(zhǔn)確性：
自動(dòng)、半自動(dòng)或手動(dòng)分析
一般來(lái)說(shuō)，相比半自動(dòng)分析或?qū)Ρ饶跨R標(biāo)線覆蓋圖或掛圖，自動(dòng)分析獲得的結(jié)果更準(zhǔn)確、精確、迅速。同樣，半自動(dòng)分析也比用目鏡標(biāo)線覆蓋圖的人工分析更加準(zhǔn)確、迅速。搭載LAS X晶粒專家軟件的徠卡顯微鏡可執(zhí)行自動(dòng)分析，該軟件能夠利用平面測(cè)量法和截距法進(jìn)行評(píng)估。LAS X標(biāo)線軟件通過(guò)疊加顯示器上顯示的數(shù)字標(biāo)線，可進(jìn)行半自動(dòng)化分析。圖13對(duì)比了這些方法的準(zhǔn)確程度。
圖13：自動(dòng)（LAS X晶粒專家）、半自動(dòng)（LAS X標(biāo)線）和手動(dòng)（目鏡標(biāo)線或掛圖比較）分析方法測(cè)量合金晶粒度時(shí)的準(zhǔn)確性和精確度對(duì)比圖。
雙相晶粒度的表征
部分合金在經(jīng)過(guò)熱機(jī)械加工后會(huì)表現(xiàn)出雙相晶粒度。合金中的雙相晶粒度包括系統(tǒng)性的晶粒度變化、項(xiàng)鏈和帶狀結(jié)構(gòu)，以及在有臨界應(yīng)變的區(qū)域的發(fā)芽性晶粒生長(zhǎng)。為了更好地了解合金的機(jī)械性能，表征雙相晶粒度非常重要。標(biāo)準(zhǔn)ISO 14250:2000和ASTM E1181 - 02（2015）規(guī)定了確定合金中是否存在雙相晶粒的準(zhǔn)則[7,8]。其中還闡明了如何將雙相晶粒度劃分為2個(gè)不同等級(jí)中的1個(gè)，以及這些等級(jí)中的具體類型。圖14顯示了一個(gè)具有雙相晶粒度的鋼合金示例。
圖14：通過(guò)雙相晶粒度分析得到的直方圖（左）顯示了鋼合金的晶粒度數(shù)的雙峰分布情況。平均G值約為7和9。鋼合金的圖像（中）。圖像中的部分晶粒根據(jù)直方圖的G值區(qū)間范圍進(jìn)行了顏色編碼（右）。
確定最大的晶粒度：
ALA（As-Large-As）晶粒度分析
合金中過(guò)大的晶粒與有關(guān)裂紋起始和擴(kuò)展，以及材料疲勞的異常行為相關(guān)。因此，合金表征使用了ALA晶粒度。標(biāo)準(zhǔn)ASTM E930 - 99（2015）規(guī)定了用于確定ALA晶粒度的方法[9]，即測(cè)量合金中尺寸過(guò)大的晶粒，其尺寸明顯均勻分布。請(qǐng)參考圖15和表3，了解ALA分析的示例。
圖15：鋼合金的圖像（左），晶粒按尺寸用顏色編碼。直方圖（右）顯示了從ALA晶粒度分析中獲得的鋼材的晶粒度數(shù)分布情況。請(qǐng)注意，與小顆粒（G>7）相比，大顆粒（G<7）的數(shù)量非常少。
表3：使用ALA分析對(duì)鋼材進(jìn)行的晶粒度測(cè)量數(shù)據(jù)。
晶粒度分析的困難案例
在合金晶粒度分析過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)下列困難：
樣品制備出現(xiàn)偽影；
晶粒邊界顯示不清楚；
樣品過(guò)度蝕刻；
微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜；
孿晶
為確保LAS X晶粒專家能得出準(zhǔn)確的結(jié)果，選擇優(yōu)質(zhì)的合金樣品和樣品制備方法非常重要[6]。如果樣品制備不能提供良好的結(jié)果，或者微觀結(jié)構(gòu)偏離正常預(yù)期，則用戶可以應(yīng)用LAS X標(biāo)線解決方案，對(duì)平均晶粒度進(jìn)行估計(jì)，精度為±0.5G。
實(shí)用解決方案：
徠卡顯微鏡與LAS X晶粒專家軟件
檢測(cè)晶界的算法
在LAS X晶粒專家軟件中，共有5種不同的算法可用于檢測(cè)晶界：
1
單相；
2
雙相；
3
雙重晶粒度；
4
暗場(chǎng)；
5
偏振光。
用戶選擇與他們的實(shí)際合金樣品最相似的處理后的圖像（見(jiàn)圖16）。
圖16：與LAS X晶粒專家一起使用的參考圖像，幫助用戶選擇最合適的算法（1-5）來(lái)檢測(cè)晶界。
詳細(xì)的晶粒度分析
LAS X晶粒專家軟件能夠用G（晶粒度數(shù)）來(lái)表示平均晶粒度，并計(jì)算出：
晶粒度數(shù)分布、標(biāo)準(zhǔn)偏差和其他統(tǒng)計(jì)值；
平均晶粒面積；
置信水平（P值）；
結(jié)果的相對(duì)準(zhǔn)確性。
請(qǐng)參考表4和圖17，了解利用LAS X晶粒專家軟件進(jìn)行分析的示例。
表4：利用LAS X晶粒專家軟件分析鋼材晶粒度的數(shù)據(jù)。
圖17：直方圖顯示了鋼合金的晶粒度數(shù)分布情況。數(shù)據(jù)來(lái)自于LAS X晶粒專家軟件的分析結(jié)果。平均晶粒數(shù) = 10.76，標(biāo)準(zhǔn)偏差（σ）= 1.63，平均晶粒面積 = 134.55μm2，平均晶粒直徑 = 11.23μm。
總結(jié)
本報(bào)告介紹了晶粒度分析對(duì)汽車和運(yùn)輸行業(yè)中使用的合金的重要性，并討論了使用自動(dòng)化、數(shù)字顯微鏡的方法進(jìn)行分析的解決方案，這些方案實(shí)用，可得出精確的結(jié)果。
徠卡顯微鏡通過(guò)搭載LAS X晶粒專家軟件，可為獲得晶粒度結(jié)果和評(píng)估數(shù)據(jù)提供準(zhǔn)確、可靠和高效的方法。它還支持一鍵批量處理和生成報(bào)告，操作非常簡(jiǎn)單。請(qǐng)參閱圖18，了解徠卡顯微系統(tǒng)的LAS X晶粒專家軟件的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。
圖18：利用LAS X晶粒專家軟件進(jìn)行晶粒度分析的優(yōu)勢(shì)概述。
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