各种金属材料的金属结构和力学性能会因热处理等因素而发生变化。为了正确评价材料,需要根据工业标准进行可靠的粒度分析。
介绍KEYENCE公司的4K数字显微镜的应用实例,该显微镜解决了常规粒度分析中视觉对比的问题,并自动计算出符合行业标准的粒度数。

金属结构晶粒度分析及定量评价工业标准

金属材料的力学性能和晶粒尺寸

除了汽车,金属材料还广泛应用于从基础设施到建筑和电气/电子设备等广泛的领域和产品。欧宝官网开户它们的类型也千差万别,您需要根据您的应用和用途选择适当的材料。例如,汽车车身所需的金属材料的机械性能与发动机部件所使用的材料有很大的不同。除了金属材料的类型,如纯金属,如铁和铝,了解金属结构和机械性能的变化由于热处理和其他因素也很重要。

金属结构是由许多晶粒组成的晶体结构的多晶体。在晶界之间,有一个原子排列扭曲的区域,其边界称为晶界。
即使是相同的金属和合金,随着原子的增长,它们的晶粒通过加热或其他处理以特定的模式排列,从而形成与处理前不同的晶界形成。随着晶粒尺寸的变化,机械性能也会发生变化。因此,通过加热和其他处理改变的材料晶粒尺寸是评价机械性能的一个重要因素。

基于晶粒尺寸分析的金属结构评价方法

通过分析金属结构的晶粒尺寸,你可以检查和评估金属材料是否具有你想要的力学性能。一般来说,需要进行晶粒尺寸分析,即制备金属结构样品,利用金相显微镜研究晶粒尺寸和晶粒分布。

粒度分析有多种标准。例如,在美国,分析是按照ASTM E112-13:测定平均晶粒尺寸的标准试验方法进行的。
在许多情况下,晶粒尺寸是通过比较法进行目测分析的。通常,用以下方法估计或识别晶粒尺寸。

使用标准图表进行可视化比较
操作人员通过视觉比较用显微镜放大的金属结构样品与标准图来估计晶粒尺寸数。
奥氏体钢晶粒尺寸标准示意图(100x)
粒径1号
粒径1号
粒径2号
粒径2号
粒径3号
粒径3号
粒径4号
粒径4号
粒径5号
粒径5号
粒径6号
粒径6号
粒度号7
粒度号7
粒径8号
粒径8号
用粒度图进行视觉比较
用于眼球晶状体的晶粒尺寸图,其中插入了晶粒尺寸图案的图像,与金相显微镜一起使用,以便在视场中对放大的样品和标准图进行视觉检查。
用于视觉比较的金相显微镜眼透镜的晶粒尺寸图
用于视觉比较的金相显微镜眼透镜的晶粒尺寸图
晶粒尺寸和晶粒直径
除了晶粒尺寸外,晶粒直径有时也用来表示晶粒的大小。晶粒尺寸一般用符合工业标准的标准图中的晶粒尺寸号表示。另一方面,晶粒直径用晶粒直径表示。
据说,在许多情况下,晶粒尺寸数越大(晶粒直径越小),金属材料的力学性能越好。

粒度分析中的几个问题

利用常规金相显微镜的比较法进行粒度分析存在以下问题。

  • 使用标准图或粒度图进行粒度分析是通过目视比较进行的,因此这些检查要求有一定的熟练程度。此外,不同运算符之间分析结果的差异妨碍了定量评价。
  • 如果相机安装在金相显微镜上,则只保存金属结构的图像。例如,这会导致以下问题:不可能获得一个捕捉了晶状体晶粒尺寸图的比较图像,并且没有记录进行比较和分析的金属结构的交点。
  • 手工在纸上或PC上输入分析结果需要花费时间和精力,而且这种操作还涉及由于错误输入而导致的不正确评估的风险。

用粒度测量量化和简化粒度分析

KEYENCE公司的VHX系列超高清4K数字显微镜解决了传统金相显微镜在粒度分析方面的各种问题,无论检验员的熟练程度如何,都可以通过简单的操作对粒度进行准确的分析、测量和定量评价。

VHX系列配备了高分辨率镜头,4K CMOS和专门设计的观测和测量系统。VHX系列不仅为用户提供使用高分辨率4K图像放大的高清图像,这款最先进的数字显微镜还提供了金属结构晶粒尺寸分析所需的全面功能。例如,高精度的2D和3D测量和晶粒尺寸测量(根据工业标准自动计算晶粒尺寸数字)可用于详细分析。
此外,与客户进行多次现场访谈的结果是一个直观的用户界面和简单的操作——这并不依赖于用户的熟练程度。

本节介绍使用VHX系列进行粒度分析、测量和定量评价的例子。

利用粒度测量功能进行符合行业标准的定量评价

VHX系列4K数码显微镜可根据放大的高分辨率图像自动计算符合ASTM E112-13等工业标准的晶粒尺寸数。也可以从交叉计数和补充晶粒计数中选择一种适合金属材料的测量方法。

在目视比较中,如果不清楚一个晶粒对应的晶粒数大小,不同的运算符之间的评价结果可能不同。
然而,使用VHX系列,可以通过精确的测量定量地得到粒度数。

利用VHX系列4K数码显微镜自动测量金属结构晶粒尺寸
800 x
800 x

金属结构样品受抛光状态影响较小

如果样品的观察表面不是平坦的(如树脂嵌入样品的不规则抛光表面),由于景深的限制,传统显微镜只能将目标的一部分聚焦。
随着VHX系列4K数字显微镜,实时深度组成,使其有可能立即获得高分辨率图像,其中整个观察表面的样品是完全聚焦,即使是有倾斜或不均匀表面的树脂嵌入样品。

用VHX系列4K数码显微镜测量金属组织晶粒尺寸
正常的
正常的
深度的作文
深度的作文
通过深度合成观察金属结构样品
通过深度合成观察金属结构样品

易于获得宽视场和高分辨率图像

即使使用传统显微镜,也可以捕捉到高倍率、高分辨率的图像,但只能在狭窄的视野内。这使得人们很难理解捕获的图像显示了样本的哪一部分,从而降低了工作效率。

VHX系列4K数码显微镜的图像拼接功能连续捕捉图像,自动控制舞台,只需按一个按钮。来自不同视场的图像数据可以快速拼接在一起,没有错位,提供高达50,000 x 50,000像素的图像。在放大率和分辨率不变的情况下,该图像可以用作鸟瞰图,以实现高效的观察。

传统问题:分辨率高但视野窄
传统问题:分辨率高但视野窄
利用VHX系列4K数码显微镜进行图像拼接,获得宽视场图像
图像拼接功能自动控制舞台,在保持高放大倍率和高分辨率的情况下,实现大面积的捕获。
图像拼接功能自动控制舞台,在保持高放大倍率和高分辨率的情况下,实现大面积的捕获。

完成从金属结构观察到晶粒尺寸分析的广泛操作的单个单元

除了这里介绍的功能,VHX系列超高清4K数码显微镜还配备了许多更有用的功能,用于金属材料的观察、分析和检查。
VHX系列提供了简单的操作性和多功能,颠覆了传统显微镜的概念。这种可操作性和多功能的例子包括眩光去除功能,不受金属表面特定光反射的影响,以及亚微米级的高精度2D和3D测量,用户只需选择放大的图像就可以进行测量。
此外,Excel也可以安装在VHX系列上。VHX系列的报告功能自动输入内容,如放大图像和测量值到所需的模板。有了一台显微镜,就可以快速轻松地完成一系列任务,你可以大大提高你的工作效率。

有关更多的产品信息或查询,请单击下面的按钮。