SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法技术

本发明专利技术公开SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法，其中SUS304焊缝金相的制备方法包括取样、镶嵌、粗磨、精磨、抛光、腐蚀、清洗并观察等步骤，其中SUS304焊缝金相的铁素体密集度定量分析方法包括(1)灰度处理、(2)高斯平滑处理、(3)阈值分割、(4)分块、(5)计算各分块的白色面积占比、(6)对各分块白色面积占比求方差，本发明专利技术通过调整研磨方法和时间，选择抛光剂和腐蚀液种类，调整抛光剂和腐蚀液的配比和储存方式，可消除掉划痕，使组织得以完整清楚显现，操作简单易行，腐蚀组织的人为干扰因素小；图像处理算法精度高，移植性强，便于对金相中的铁素体密集度进行准确量化。

Metallographic preparation of SUS304 weld and quantitative analysis method of ferrite density

The invention discloses the preparation of metallographic phase of SUS304 weld and the quantitative analysis method of ferrite density. The preparation method of metallographic phase of SUS304 weld includes sampling, mosaic, rough grinding, fine grinding, polishing, corrosion, cleaning and observation. The quantitative analysis method of ferrite density of SUS304 weld metallographic includes (1) gray level processing, (2) Gauss smoothing processing, (3) threshold segmentation and (4) block dividing. (5) Calculate the proportion of white area of each block, (6) Calculate the variance of the proportion of white area of each block. By adjusting grinding method and time, selecting polishing agent and corrosive liquid, adjusting the proportion and storage mode of polishing agent and corrosive liquid, scratches can be eliminated, the organization can be completely and clearly displayed, the operation is simple and easy, and the artificial interference factor of corrosive organization is small. The processing algorithm has high accuracy and strong transplantability, which is convenient for accurate quantification of ferrite concentration in metallography.

【技术实现步骤摘要】
SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法
本专利技术涉及金相制备与分析领域，尤其涉及一种SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法。
技术介绍
SUS304由于具有高强度、耐蚀性、易加工性等优良性能，其焊接件在航空航天、汽车、化工等行业广泛应用，然而由于工艺参数难以控制得当，其接头常出现缺陷，如接头脆化、焊缝的均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀破裂、热裂纹，由于导热系数小而线膨胀系数大，易形成联生结晶方向性强的柱状晶的焊缝组织，以上问题极大限制了其焊接件的寿命。焊缝的金相分析不仅是研究焊接接头力学性能以及使用性能等内在质量的重要手段，也是揭示金属材料微观组织形状与焊接工艺之间因果关系的主要途径。SUS304焊缝中通常含有不定量的铁素体，铁素体强度较高，但塑形及韧性较差，铁素体形态、分布特点是研究铁素体对SUS304焊缝耐孔蚀、耐应力腐蚀开裂性能的影响的关键，KPISHNANKN等人在Romm-tempeRatureStressCorrosionCrackingResistanceofPost-weldHeat-treatedAusteniticWeldMetals[J].Corrosion,1990,46(9):734-742一文中，认为铁素体含量增加时，铁素体形态从不连续蠕虫状变为连续蠕虫状或网络状，焊缝抗应力腐蚀性降低，目前对于奥氏体不锈钢中铁素体粒子的分布均匀度的几乎所有测定方法都只能给出一个近似的平均值。金相分析结果的准确性对于提高不锈钢焊接性能至关重要。SUS304焊接接头样品制备中极易出现划痕多、组织显现不完整等问题，且过去金相分析主要是人工目测、手段检测，结果受人为因素影响较大，且效率低、误差大、可重复性差。基于数字图像处理技术对不锈钢接头的金相进行定量分析，对金相组织的照片进行数字处理，可以定量分析组织类型与组织结构的关系，有效避免传统人工分析金相的缺点。检索发现，专利《金相腐蚀剂、金相试样的腐蚀方法及金相组织显示方法》(申请号：201710036511.2)所述的对钯及钯合金的金相制备方法可清晰显示出钯层及钯合金层的界限，但分析结果未能进行量化。专利《一种辨别热轧TRIP钢中贝氏体及计算其三相比的方法》(申请号：201110192697.3)中，对电解抛光腐蚀后TRIP钢试样，利用扫描电镜背散射衍射装置(EBDS)，能对各相进行鉴别和定量分析，但对设备要求高，需在配备有背散射衍射装置的扫描电镜上进行，且操作过程较复杂。目前对于SUS304不锈钢焊缝金相进行定量分析未见相关专利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法，能将SUS304焊缝金相的组织成分清晰显现，并在此基础上利用图像处理技术对金相图片进行铁素体密集度的准确评定。本专利技术所采用的技术方案：一种SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法，包括一种SUS304焊缝金相的制备方法和一种SUS304焊缝铁素体密集度定量分析方法。其中SUS304焊缝金相的制备方法包括以下步骤：S11，取样：采用线切割机截取SUS304焊件断面得到金相试样，其中包括母材区域和接合区域；S12，镶嵌：将第一步得到的金相试样置于镶嵌机中，加入镶嵌树脂，在高温高压下进行镶嵌，得到圆柱状的金相镶嵌件。S13，粗磨：将第二步得到的金相镶嵌件依次使用240#，600#，800#，1000#，1200#，1600#砂纸，置于自动磨抛机上加水研磨，每种砂纸的研磨时间为2-3分钟，磨抛机转速为600～700r/min；S14，精磨：将第三步得到的金相镶嵌件依次使用2000#，2500#，3000#砂纸，置于自动磨抛机上加水研磨，每种砂纸的研磨时间为4分钟，磨抛机转速为800～900r/min；S15，抛光：将第四步得到的金相镶嵌件置于磨抛机的抛光绒布上，将抛光液滴满绒布后，放置金相镶嵌件抛光，加水方式为1滴/秒的速度滴水于绒布上，其中，磨抛机的转速为800r/min。优选的，S13、S14中，经过每种砂纸的研磨后，将金相镶嵌件置于流动水流下冲洗断面10秒，并于吹风机冷气流下烘干。优选的，S13中，经过每种砂纸的研磨后，在充足光线照射下对断面划痕进行观察，务必使其整齐划一，如出现划痕粗细不一、方向明显不同的情况。则需重返上一步进行研磨。优选的，S15中，抛光液为按照Al2O3粉和蒸馏水1:4的质量配比配置。优选的，S15中，抛光时间为5min-10min。S16，腐蚀：对金相镶嵌件进行化学腐蚀，以将微观组织清除显现。夹取全脂棉球蘸取配置好的腐蚀液，沿同一方向来回擦拭镜面20秒，之后马上调整擦拭方向为与之前方向垂直正交的另一方向，来回擦拭镜面20-30秒。S17，清洗并观察：将腐蚀好的金相镶嵌件置于流动水流下冲洗20秒，并于吹风机冷气流下烘干。将处理好的金相镶嵌件置于电子高倍显微镜下观察金相组织的微观结构。优选的，S16中，腐蚀液的配方为：37％的浓盐酸、66％的浓硝酸、丙三醇、按照4:1:1体积配比混合均匀后，置于26℃恒温箱中静置20min后使用。一种SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法，还包括一种对前述制备的SUS304焊缝金相进行铁素体密集度定量分析方法，其包括以下步骤：S21，灰度处理，对图像进行灰度处理，并将图片裁剪成1000×1000大小，采用Matlab内部函数rgb2gray，通过消除金相图色调和饱和度信息，同时保留亮度，实现将RGB图像或彩色图转换为灰度图像，通过计算R、G和B分量的加权和，将RGB值转换为灰度值：0.2989×R+0.5870×G+0.1140×B；S22，高斯平滑处理；S23，阈值分割，采用全局阈值处理，(1)针对全局阈值选择初始估计值T；(2)用T分割图像；这会产生两组像素：G1由所有灰度值大于T的像素组成，G2由所有灰度值小于等于T的像素组成；(3)分别计算G1、G2区域内的平均灰度值m1和m2；(4)计算出新的阈值：重复步骤(2)～(4)，直到在连续的重复中，T的差异比预先设定的参数△T小为止；(6)使用函数im2bw分割图像，其中，den是整数，是比率为1的数值范围内的最大值，与函数im2bw要求一致；S24，分块，分别求得每一块图像起始行、列的像素值，并进行4×4分块；S25，计算各分块的白色面积占比，对暂存分块图像进行操作，算出白色部分的像素面积，并求出白色面积与全部面积的比值，循环以上步骤对整张图片进行操作；S26，对各分块白色面积占比求方差，将所得的16个白色面积占比X进行求方差(均值：x1、x2、x3、…、x16分别表示16个分区的白色面积占比，求方差：)；以s2作为铁素体密集度的量化数据。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1.本专利技术通过调整研磨方法和时间，选择抛光剂和腐蚀液种类，调整抛光剂和腐蚀液的配比和储存方式，消除掉划痕，使组织得以完整清楚显现，操作简单易行，腐蚀组织的人为干扰因素小。2.本专利技术利用图像处理技术对金相图片进行铁素体密集度的准确量化，算法精度高，移植性强。附图说明图1为本专利技术的制备的金相的焊缝效果图，放大倍数为800倍；图2为本专利技术的制备的金相的母材效果图，放大倍数为800倍；图3为本专利技术的图像处理算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法，其特征在于：包括一种SUS304焊缝金相的制备方法和一种对制备的SUS304焊缝金相进行铁素体密集度定量分析方法；其中SUS304焊缝金相的制备方法，包括以下步骤：S11取样；S12镶嵌；S13粗磨；S14精磨；S15抛光；S16腐蚀；S17清洗并观察。

【技术特征摘要】
1.一种SUS304焊缝金相的制备及铁素体密集度定量分析方法，其特征在于：包括一种SUS304焊缝金相的制备方法和一种对制备的SUS304焊缝金相进行铁素体密集度定量分析方法；其中SUS304焊缝金相的制备方法，包括以下步骤：S11取样；S12镶嵌；S13粗磨；S14精磨；S15抛光；S16腐蚀；S17清洗并观察。2.根据权利要求1所述的一种SUS304焊缝铁素体密集度定量分析方法，其特征在于：所述的一种对前述制备的SUS304焊缝金相进行铁素体密集度定量分析方法，包括以下步骤：S21灰度处理；S22高斯平滑处理；S23阈值分割；S24分块；S25计算各分块的白色面积占比；S26对各分块白色面积占比求方差。3.根据权利要求1所述的一种SUS304焊缝金相的制备方法，其特征在于：SUS304焊缝金相的制备步骤为：S11中，用线切割机截取SUS304焊件断面得到金相试样，其中包括母材区域和接合区域；S12中，将第一步得到的金相试样置于镶嵌机中，加入镶嵌树脂，在高温高压下进行镶嵌，得到圆柱状的金相镶嵌件；S13中，将第二步得到的金相镶嵌件依次使用240#，600#，800#，1000#，1200#，1600#砂纸，置于自动磨抛机上加水研磨，每种砂纸的研磨时间为2-3分钟，磨抛机转速为600～700r/min；经过每种砂纸研磨后，在充足光线照射下对断面划痕进行观察，务必使其整齐划一，如出现划痕粗细不一、方向明显不同的情况，则需重返上一步进行研磨；S14中，将第三步得到的金相镶嵌件依次使用2000#，2500#，3000#砂纸，置于自动磨抛机上加水研磨，每种砂纸的研磨时间为4分钟，磨抛机转速为800～900r/min；S15中，将第四步得到的金相镶嵌件置于磨抛机的抛光绒布上，将抛光液滴满绒布后，放置金相镶嵌件抛光，加水方式为以1滴/秒的速度滴水于绒布上，其中，磨抛机的转速为为800r/min；抛光液为按照Al2O3粉和蒸馏水1:4的质量配比配置，抛光时间为5min-10min；S16中，对金相镶嵌件进行化学腐蚀，以将微观组织清楚显现；夹取全脂棉球蘸取配置好的腐蚀液，沿同一方向来回擦拭镜面20秒，之后马上调整擦拭方向为与之前方向垂直正交的另一方向，来回擦拭镜面20-30秒；腐蚀液的配方为：37％的浓盐酸、66％的浓硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁树权，游德勇，潘雅灵，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44