定额流动资金定量金相技术
发布时间:2022-03-02 16:53:48 点击次数:48 文章作者:
——计划经济时期,社会主义企业流动资金的主要组成部分。在企业财务计划中规定有最低限度经常需要量的流动资金。如工业企业的储备资金、生产资金(流动资金部分)和成品资金等。——在材料科学研究和生产质量控制过程中,需要对材料的各种性能进行系统分析和研究,其中材料的微观组织的分析是材料性能分析的基础,需要通过光学金相显微镜、电子显微镜等分析仪器获得材料微观尺度上的内部结构和相组织组成,分析材料的组织特征,并建立起组织和性能间的定性关系。定量金相就是用来测定显微组织的各种特征参数的,包括晶粒尺寸、位错密度、界面积与体积的比率、相的相对含量、相的几何形状和分布以及第二相粒子的间距等。目前,定量金相学是材料科学中的一个很活跃的领域,在材料研究和生产控制中正发挥着越来越大的作用。定量金相学是基于体视学方法中的统计复原法,它通过一系列任意的观察平面上的二维图像特征参数去复原组织的空间形貌,而图像平面形貌与立体形貌之间的统计学关系是通过几何概率和微分几何等数学方法确定的。在金相试样二维截面上的各种组织参数的量,有些可以直接测量出来,但多数难以直接测量,例如界面长度、第二相粒子的周长和体积等参数就不能直接测量出来,但都可以通过测量可测量量来进行推算,并建立这两类参量之间的关系。表1为体视学中常用的几个基本方程。表1体视学中常用的基本方程VV=AA=LL=PP (1)SV=4LA/π=2PL (2)LV=2PA (3)PV = LV SV/2=2 LV LA/π=2 PA PL (4)方程(1)表明某相组织的体积百分数VV等于在截面上该相的面积率AA,也等于在截面上该相的任意测试线上所占的平均比率LL,还等于截面上随机测试点落在该相上的平均几率PP。可以通过测量试样任一表面上被测相点分数、线分数以及面积分数计算出该相的体积分数,由被测相的体积分数乘以其密度即可得到被测相的质量百分比。方程(2)中SV是合金组织中单位测量体积内的界面面积,它是研究晶界或相界的重要特征参数,因为合金组织中的晶界或相界几乎对合金所有性能和转变过程都发生重大影响。但是,由于金属的不透明性和组织中界面的复杂性,直接测量的SV数值是不可能的。公式表明了显微组织中单位测试体积中被测相的表面积SV与单位面积中被测相所占的线长,以及单位测试线上被测相中所占的点数的关系。通过测量单位测试面积中的被测相的长度LA。及单位测试线上被测相的点数,可以计算出单位测试体积中被测相的表面积。方程(3)说明在单位测试体积中某种组织的线长度LV等于在任意截面的单位测试面中该组织与截面交点数PA的两倍。由此,通过简单的计量点数、测量线长以及计算面积和来获得复杂量是定量金相最常用、最基本的方法。二、显微组织特征参数的测量定量金相技术的发展使组织的可测量参数越来越多,但描述组织中各相的组织特征的基本参数可分为四大类:颗粒尺寸的测量、晶粒尺寸的测量、形状因子以及颗粒间的平均自由程。目前在工业生产和科学研究的实际中广泛采用的定量金相基本测量方法有标准图片法以及测量法。标准图片法也称为比较法,是二十世纪二十年代中期开始发展起来的。通常用来评定晶粒度、夹杂物和石墨大小和级别。比较法所用的标准图片是由国家统一颁布的,优点是快捷、简单、易行,对于判断钢材一般的质量和性能趋势是有效的,因而在工业生产中一直沿用至今。但是严格地讲,标准图片法由于无法建立宏观性能和显微组织间的定量关系而不能作为定量金相的基本测量法。测量法是通过测定显微组织的某些特征参数,从而计算得出所需要的各种数据。测量可以通过显微镜在试样的视场中直接进行,也可以在显微照片、投影屏或在工业电视以及计算机显示器上进行。显微组织的参数很多,多数无法直接测得,但通过体视学的方法可以从最基本的、最易获得的点、线、面相关的特征参数来推导其它显微组织参数。最常用的基本测量方法有比较法、计点法、截线法以及面积分析法三种。三、图像分析仪及其基本原理简介一般来说,定量金相工作需要进行大量的金相观察。传统上这些工作由人工依赖经验剔除组织中不希望测量的对象、用肉眼进行观察计量,然后计算测量得到的结果,不仅产生大量的人为误差,测量准确性、一致性和重复性都较差,而且测试速度慢,效率低下;同时极其繁杂的数学处理过程也决定了显微组织的定量分析需要耗费大量的时间和精力。这必然决定了定量金相分析靠一般的手工计算是不可能的,不能适应科学研究与生产的发展要求。随着计算机技术和体视学的发展,传统的金相分析技术从定性或半定量的工作状态逐步向定量分析方向发展。计算机图像分析技术以先进的电子光学和计算机技术代替人眼观察及统计计算,可以迅速而准确地进行测定及数据处理,具有精度高、重现性好的特点,避免了人为因素对金相评定结果的影响。目前科学研究和工业生产中广泛使用的是基于PC机的图像分析仪(原理简图见图2),一般由显微镜、图像采集装置、图像处理和分析测量的计算机以及显示输出单元组成。安装显微镜自动载物台后,在自动显微镜软件的控制下,可以实现自动图像分析。数字图像来源一般有多种途径:数字CCD摄像机、数字CMOS摄像机、模拟CCD摄像机与配合使用的图像采集卡、扫描仪和数码相机、共焦显微镜等。采集到的数字图像直接送入计算机内存进行处理、分析和计算,速度更快。图2 基于PC的图像分析仪的原理简图基于PC的图像分析仪可以实现几十种专用定量金相分析功能,并可依据国家标准或国际标准给出定量分析结果。采用各种先进的图像处理技术和数学形态学运算,可以使分析测量的准确性大大提高。目前许多基于PC的图像分析仪还提供了景深扩展功能。景深扩展技术克服了光学系统景深的限制,通过采集不同聚焦的视场图像,然后将这些视场中聚焦清晰的部分提取并拟合,得到完全清晰的的全景深图像,对于定量金相在光学显微镜下的应用提供了更大的空间。在分析测量结果显示方面,基于PC的图像分析仪提供了可视化的分析报告,图像、分析测量结果数据以及统计直方图可以直接插入报告,并打印输出。随着计算机网络技术的发展,许多基于PC的图像分析仪还提供了基于浏览器技术的图像分析功能,将大大扩展定量金相分析的应用,实现了资源共享。四、定量金相学的应用定量金相在材料科学与工程中的应用十分广泛,它主要用于理论研究和生产过程检验与控制, 对材料的研究、生产和使用都具有极大的理论意义和实践意义。它不仅是控制机械零件内在质量的重要手段,而且能揭示金属材料显微组织形貌与加工制备方法之间的关系。定量金相技术,特别是与计算机技术相结合后,已成为人们研究各种材料,建立材料的显微组织之间、组织与材料成分、性能以及工艺之间的定量关系、研究材料组织转变动力学等的有力工具,被广泛应用于金属与合金的基本参数如比重、重量百分数、晶粒度、相变激活能等的测量,合金相的鉴定,合金组织与性能的定量关系研究,合金相变热力学,合金相变动力学的研究等,为人们解决各种材料性能问题,开发新型高性能材料提供帮助,并推动了“合金设计”、“组织学”、“相变动力学”、“材料生产过程自动化”等综合学科的发展。