一种测量零件的微观组织间距的方法与流程

1.本发明属于钢材分析技术领域，特别涉及一种测量零件的微观组织间距的方法。


背景技术：

2.珠光体的主要微观参数包括珠光体簇/晶粒、珠光体团和珠光体片层间距。铁素体基体晶体取向一致的结构单元被定义为珠光体簇/晶粒，渗碳体片层方向排列一致的结构单元被定义为珠光体团，相邻一组铁素体片层和渗碳体片层的厚度被定义为珠光体片层间距。诸多研究结果表明：全珠光体钢的强度和塑性完全决定于其珠光体片层间距，而与珠光体簇/晶粒和珠光体团没有直接关系。
3.准确的测量及评价微观组织的间距，可以准确的确定材料的组织类型，对于钢的工艺改进是十分必要。微观组织片层和观察面交角均为变量，也就是说微观组织片层随机分布，由于观察面与微观组织生长方向存在一定的夹角，因此，微观组织的测量值比实际值要大很多。
4.现有技术中，例如中国发明专利申请cn 106052543 b一种测量珠光体片层真实间距的方法，将待测试样在扫描电镜下进行扫描，在横截面半径中垂线1/4～1/2区域处沿垂直于珠光体长度方向测量n层珠光体片层间距和该珠光体片层对应的渗碳体厚度；选取n组中渗碳体厚度最小测量值作为参照值，将n组中每组渗碳体厚度测量值均与参照值相除，得到n组中每组珠光体片层间距测量值相对应的放大倍数；将n组中每组的珠光体片层间距测量值乘以该组珠光体片层间距测量值相对应的放大倍数；将n组中n个实际的珠光体片层间距测量值求平均值得到真实的珠光体片层间距测量值。本发明测量珠光体片层真实间距的方法简单，通过准确测量珠光体片层间距，可以准确的确定材料的组织类型。该方法计算珠光体间距的方法较为简单，误差较大，同时不是自动化计算相关数据，工作量大。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种测量零件的微观组织间距的方法，以解决目前微观组织间距测量误差大的问题。
6.本发明实施例提供了一种测量零件的微观组织间距的方法，所述方法包括：
7.将待测零件进行预处理，得到预处理零件；
8.将预处理零件进行sem图片采集，得到多张sem图片；
9.将多张所述sem图片分别进行切片处理，得到多张切片图片；
10.将多张所述切片图片分别进行灰度调整，得到多张待分析切片；
11.将多张所述待分析切片的像素点灰度差值满足预设差值的距离分别进行测量，得到多个待分析微观组织间距；
12.将多个所述待分析微观组织间距进行统计分析，得到微观组织间距；
13.其中，所述灰度调整的终点为：直至所述切片图片中某一像素点的灰度等级为0或255；
14.所述预设差值为120-180。
15.可选的，所述微观组织为珠光体；所述预设差值为150。
16.可选的，所述sem图片的分辨率至少为1280*960。
17.可选的，所述切片图片的大小为100mm*100mm。
18.可选的，所述分析统计采用三参数对数正态分布进行分析。
19.可选的，所述预处理包括磨样。
20.可选的，所述磨样包括粗磨和细磨。
21.可选的，所述预处理还包括腐蚀处理。
22.可选的，所述腐蚀处理具体包括：
23.将待测零件浸入腐蚀剂溶液，后进行洗涤，得到预处理零件。
24.可选的，所述腐蚀剂溶液为硝酸溶液，所述腐蚀剂溶液的溶剂为酒精。
25.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
26.本发明实施例提供的测量零件的微观组织间距的方法，通过图片的灰度调整在进行灰度差值进行测量，实现半自动测量珠光体片层真实间距，同时采用数据拟合计算方法，更加准确稳定的获取数据，利用该数据进行大数据预测性分析可预测产品疲劳耐久。
27.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
29.图1是本发明实施例提供的方法的流程图。
具体实施方式
30.下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
31.在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
32.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
33.本技术实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
34.根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种测量零件的微观组织间距的方法，所述方法包括：
35.s0.零件取样切割，获得待测零件；
36.s1.将待测零件进行预处理，得到预处理零件；
37.在一些实施例中，预处理包括磨样和腐蚀。
38.磨样主要包括粗磨和细磨；粗磨一般在落地砂轮上进行。磨料粒度的粗细，对试样表面粗糙度和磨削效率有一定影响，粗磨时，还应注意蘸水冷却，防止组织变形。通过细磨，为下一步抛光步骤做好准备。这是由于样品经粗磨后表面虽已平整，但还存在较深的磨痕及表面加工变形层，需要通过从粗到细的不同金相砂纸的磨制，把它们逐渐减轻。依次用100号、200号、500号、800号、1200号金相砂纸磨光，每更换一道砂纸，样品应转动90度，并使前一道的磨痕彻底去除。对样品进行抛光，抛光的目的是在于去除金相磨面由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面。金相试样的抛光时，织物对金相试样的抛光具有重要的作用，在抛光初期，试样上的磨痕方向应与抛光盘转动的方向垂直，以利较快的抛除磨痕。在抛光后期，需将试样缓缓转动，这样有利于获得光亮平整的磨面。
39.腐蚀的具体操作包括：1、配制腐蚀剂，腐蚀剂需要新鲜配制得到。取20ml酒精配制5％硝酸溶液后，得到腐蚀剂溶液。一般而言，腐蚀剂需要新鲜配制，如果腐蚀剂配制后长期放置，腐蚀剂中成分挥发，腐蚀剂的浓度降低，导致后续的腐蚀效果差，对后续自动化间距检测会造成困扰。2、对样品进行腐蚀，将经过上述步骤处理的样品放入盛有腐蚀剂溶液的容器中，腐蚀时间为8s中，腐蚀过程完成后，取出样品，用无水乙醇进行冲洗干净后吹干。
40.s2.将预处理零件进行sem图片采集，得到多张sem图片；
41.在一些实施例中，sem图片采集的具体过程包括加载样品
→
加高压及条件设定
→
调节电子光学系统
→
观察样品
→
记录图像
→
图像处理
→
sem数据管理器
→
取出样品
→
刻录光盘
→
结束操作。此处操作和现有技术的操作大同小异，不需要特殊调节的样品，放大倍数根据样品零件确认。
42.本实施例中，放大倍数为1000倍，sem图片至少包括30张，且各sem图片的拍摄位置不同。
43.s3.将多张所述sem图片分别进行切片处理，得到多张切片图片；
44.在一些实施例中，sem图片的分辨率至少为1280*960。
45.本实施例中，获取1280*960分辨率的高清图片，然后将图片切片分成若干份100*100，剩余不够部分舍去。
46.s4.将多张所述切片图片分别进行灰度调整，得到多张待分析切片；
47.在一些实施例中，将切片后的图片每一片进行灰度调整，直到图片中某一像素点为0或者为255灰度等级，因为图像为扫描电镜的输出图片，无需将彩色图片转换为灰度图，直接进行灰度调整，将输出端色阶提亮或者压暗直到某一部位像素点为0或者255。
48.s5.将多张所述待分析切片的像素点灰度差值满足预设差值的距离分别进行测量，得到多个待分析微观组织间距；
49.在一些实施例中，预设差值为120-180。
50.在一些实施例中，计算灰度等级不规则抛物线的灰度等级数值急剧增加和减少大于预设差值的位置(灰度等级自动形成，每个像素点都有自己对应的灰度等级)，两个位置之间测算位置最小的地方则为微观组织的间距，只需由计算机判断每个像素点周围其他像素点的灰度等级是否增加或者减少预设差值，如减少则判断为渗碳体和铁素体的分界像素点，如增加则判断为铁素体和渗碳体的分界像素点，判断边界间距是由减少预设差值和增
加预设差值的边界像素点界定的。
51.当在计算珠光体的间距时，具体操作为：计算灰度等级不规则抛物线的灰度等级数值急剧增加和减少大于150的位置，两个位置之间测算位置最小的地方则为珠光体的间距。
52.s6.将多个所述待分析微观组织间距进行统计分析，得到微观组织间距；
53.本实施例中，具体而言，采用mathlab工具分析采集的数据(采集的数据为铁素体厚度间距)，采用三参数对数正态分布对每一张高清图产生的数据进行分析及计算，可以得出统计学中的真实铁素体和渗碳体间距(此处默认每个珠光体晶粒的片层间距为一致)，然后将每一张图计算出的最小间距进行均值化处理。极大似然值估计后就为最小间距，因为是大样本，误差及不良检测点经过正态分布计算后无需处理，如是小样本组需要进行判别，其他实施例中，普通的求平均值，因为每个珠光体晶粒其实也是最小间距不一样的，但通过较好的材料及热处理过程即可保证每个珠光体晶粒都是相同间距。
54.下面将结合实施例、对照例及实验数据对本技术的测量零件的微观组织间距的方法进行详细说明。
55.实施例1
56.一种测量零件的微观组织间距的方法，方法包括：
57.(1)零件取样切割
58.(2)样品处理，样品腐蚀：
59.磨样主要包括粗磨和细磨，粗磨一般在落地砂轮上进行。磨料粒度的粗细，对试样表面粗糙度和磨削效率有一定影响，粗磨时，还应注意蘸水冷却，防止组织变形。通过细磨，为下一步抛光步骤做好准备。这是由于样品经粗磨后表面虽已平整，但还存在较深的磨痕及表面加工变形层，需要通过从粗到细的不同金相砂纸的磨制，把它们逐渐减轻。依次用100号、200号、500号、800号、1200号金相砂纸磨光，每更换一道砂纸，样品应转动90度，并使前一道的磨痕彻底去除。对样品进行抛光，抛光的目的是在于去除金相磨面由细磨所留下的细微磨痕及表面变形层，使磨面成为无划痕的光滑镜面。金相试样的抛光时，织物对金相试样的抛光具有重要的作用，在抛光初期，试样上的磨痕方向应与抛光盘转动的方向垂直，以利较快的抛除磨痕。在抛光后期，需将试样缓缓转动，这样有利于获得光亮平整的磨面。
60.(3)配制腐蚀剂：
61.取20ml酒精配制5％硝酸溶液后，得到腐蚀剂溶液。具体地，腐蚀剂需要新鲜配制，如果腐蚀剂配制后长期放置，腐蚀剂中成分挥发，腐蚀剂的浓度降低，导致后续的腐蚀效果差，对后续自动化间距检测会造成困扰。
62.(4)对样品进行腐蚀：
63.将经过上述步骤处理的样品放入盛有腐蚀剂溶液的容器中，腐蚀时间为8s中，腐蚀过程完成后，取出样品，用无水乙醇进行冲洗干净后吹干。
64.(5)sem采集图片数据：
65.加载样品
→
加高压及条件设定
→
调节电子光学系统
→
观察样品
→
记录图像
→
图像处理
→
sem数据管理器
→
取出样品
→
刻录光盘
→
结束操作；放大倍数为1000倍，采集的照片为35张；
66.(6)图像自动处理：
67.采用opencv进行编程实现自动化过程，具体流程如下：
68.1、获取1280*960分辨率的高清图片；
69.2、将图片切片分成若干份100*100，剩余不够部分舍去
70.3、将切片后的图片每一片进行灰度调整，直到图片中某一像素点为0或者为255灰度等级
71.4、计算灰度等级不规则抛物线的灰度等级数值急剧增加和减少大于150的位置，两个位置之间测算位置最小的地方则为珠光体的间距
72.(7)数据收集及统计分析
73.采用mathlab工具分析采集的数据，采用三参数对数正态分布对每一张高清图产生的数据进行分析及计算，可以得出统计学中的真实铁素体和渗碳体间距，后将每一张图计算出的最小间距进行均值化处理。
74.对比例1
75.采用中国发明专利申请cn 106052543 b提供的方法对实施例1相同的零件进行分析。
76.本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
77.(1)本发明实施例提供的方法实现半自动测量珠光体片层真实间距；
78.(2)本发明实施例提供的方法采用数据拟合计算方法，更加准确稳定的获取数据；
79.(3)本发明实施例提供的方法可采用大数据预测性分析产品疲劳耐久。
80.最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
81.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
82.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。