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专利名称：基于sem定性及定量分析钢中含氮钛夹杂物的方法
技术领域：
本发明属于基于SEM定性及定量分析钢中含氮钛夹杂物的方法的技术领域，尤其涉及SEM图像定量分析和夹杂物识别交叉领域。涉及用SEM图像处理模式来识别钢中氮夹杂物种类，并且用SEM自带的图像分析软件对该特殊图像，图像格式为SEM特有格式，做定量分析。
背景技术：
当前，钢中氮夹杂物检验是钢材冶金质量检查中的一个重要项目。传统上，通过金 相分析方法来进行钢中氮夹杂物的定性分析检验，并且用图像比较法来进行夹杂物定量评级。但该检验基本上建立在一个基础上，那就是，钢中的氮夹杂物仅有氮化钛一种。但实际上，钢中氮夹杂物除了氮化钛这一种之外，还存在氮钛和其他非金属元素如硫等组成的夹杂物。用金相分析技术无法识别氮钛夹杂物和化合了其他非金属元素的氮钛夹杂物。因此，用SEM来准确地识别和定量分析钢中氮钛夹杂物还是一项空白。SEM是scanning electronmicroscope的缩写，中文即扫描电子显微镜。传统上，钢中夹杂物的识别主要采用金相显微分析方法来完成。对此有一系列的国际及国家标准对具体的操作进行了准确的表述。但在实践中发现，传统上的金相分析方法难以解决多种类氮钛夹杂物的识别问题，并因此而无法完成氮钛夹杂物的分类定量分析。SEM有多种图像显示采集方法，从而使得可以利用SEM准确地将钢中不同种类的氮钛夹杂物区分开来。

发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于SEM定性及定量分析钢中含氮钛夹杂物的方法，其目的是提供一种利用SEM特殊图像显示采集技术将钢中不同种类氮化物区分开来，并且进行准确定量分析的方法。。本发明是通过以下技术方案实现的
基于SEM定性及定量分析钢中含氮钛夹杂物的方法，包括下列步骤
(O制备用于分析钢中含氮钛夹杂物的样品；
(2)用SEM特殊图像显示采集方式，采选可供进行氮钛夹杂物定性识别用图像；
(3)利用图像灰度差识别不同氮钛夹杂物种类；
(4)利用颗粒定量分析软件中打开特殊格式的SEM图像；对不同种类氮钛夹杂物分别进行提取一个种类的操作，然后对其进行定量分析。所述的进行定量分析的内容和结果包括面积百分数、夹杂物个体尺寸、尺寸分布。本发明深入研究了不同氮钛夹杂物在特殊SEM图像上灰度的差异，在此基础上选择了能充分反映钢中氮钛夹杂物的SEM图像进行分析，识别出氮钛夹杂物种类，并给出各类氮钛夹杂物的面积百分数、夹杂物个体尺寸、尺寸分布。本发明与现有技术相比的优点在于: (1)解决了多种类氮钛夹杂物的识别问题。(2)实现了对不同种类氮钛夹杂物的定量分析。(3)能给出不同氮钛夹杂物面积百分数、夹杂物个体尺寸、尺寸分布等细节参数。本发明利用特定SEM图像中不同氮钛夹杂物的灰度差异来识别氮钛夹杂物种类并对其进行定量分析，克服了现有金相显微分析方法受制于科研人员知识和经验的局限性。本发明具有准确率高、扩展性强等优点，有着广泛的应用前景。


图I是本发明的夹杂物定性分析、定量分析流程 图2是本发明分析中所用夹杂物形貌 图3是本发明分析中所用夹杂物形貌图。
具体实施例方式实施例一
本发明是一种基于SEM定性及定量分析钢中含氮钛夹杂物的方法，如图I所示，包括下列步骤
(O制备有代表性的试样，即制备用于分析钢中含氮钛夹杂物的样品；
(2)采集特殊的夹杂物形貌图像，即用SEM特殊图像显示采集方式，采选可供进行氮钛夹杂物定性识别用图像；
(3)对不同种类的夹杂物进行识别，即利用图像灰度差识别不同氮钛夹杂物种类；
(4)对一类夹杂物进行定量分析，即利用颗粒定量分析软件中打开特殊格式的SEM图像，对不同种类氮钛夹杂物分别进行提取一个种类的操作，然后对其进行定量分析；分析内容和结果包括，面积百分数、夹杂物个体尺寸、尺寸分布等。具体实施时，例如对某电厂汽轮机20CrIMoVTiB外缸螺栓制备试样进行分析，其夹杂物背散射照片见图2。该视场内夹杂物均呈灰色，全部为硫化钛。夹杂物的定量分析结果见表I。实施例二
具体实施时，例如对某电厂汽轮机20CrIMoVTiB外缸螺栓制备试样进行分析，其夹杂物背散射照片见图3。该视场内呈灰色的夹杂物6、7为硫化钛，其余夹杂物呈黑色为氮化钛。夹杂物的定量分析结果见表2。表I
夹杂物序号最大直径(μ In)_最小半径(μ 111)_面积(μ ill2)面积百分百(％)_
1~7.987~0.473~ 7. 566O. 0248
2~6.682— 0.736— 20. 378O. 0667
3~9.367~0.689~ 12.458O. 0408
4~7.966~0.701~ 10. 595O. 0347
5~ 12. 004~0.672~ 11. 648O. 0381
6~6.586~0.436—7.681O. 0251
7~4. 568~ 0.743~ 7.586O. 0248
8~9. 976~ O. 665~ 14. 879O. 0487表 2____
权利要求
1.基于SEM定性及定量分析钢中含氮钛夹杂物的方法，其特征是包括下列步骤 (O制备用于分析钢中含氮钛夹杂物的样品； (2)用SEM特殊图像显示采集方式，采选可供进行氮钛夹杂物定性识别用图像； (3)利用图像灰度差识别不同氮钛夹杂物种类； (4)利用颗粒定量分析软件中打开特殊格式的SEM图像；对不同种类氮钛夹杂物分别进行提取一个种类的操作，然后对其进行定量分析。
2.根据权利要求I所述的基于SEM定性及定量分析钢中含氮钛夹杂物的方法，其特征是所述的进行定量分析的内容和结果包括面积百分数、夹杂物个体尺寸、尺寸分布。
全文摘要
本发明属于基于SEM定性及定量分析钢中含氮钛夹杂物的方法的技术领域，尤其涉及SEM图像定量分析和夹杂物识别交叉领域。包括下列步骤(1)制备用于分析钢中含氮钛夹杂物的样品；(2)用SEM特殊图像显示采集方式，采选可供进行氮钛夹杂物定性识别用图像；(3)利用图像灰度差识别不同氮钛夹杂物种类；(4)利用颗粒定量分析软件中打开特殊格式的SEM图像，对不同种类氮钛夹杂物分别进行提取一个种类的操作，然后对其进行定量分析。本发明具有准确率高、扩展性强等优点，有着广泛的应用前景。
文档编号G01N23/22GK102636507SQ20121013556
公开日2012年8月15日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者徐昀, 李宏强 申请人:东北电力科学研究院有限公司