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在實(shí)驗(yàn)室中對諸如鋁或鋼等金屬和合金樣品的晶粒進(jìn)行分析，是質(zhì)量控制中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在對這類金相樣品進(jìn)行分析時(shí)，通常會使用到奧林巴斯金相顯微鏡。通過對樣品進(jìn)行觀察，所獲得的晶粒大小和分布信息可以表明這種合金所具有的完整性和質(zhì)量水平。
合金綜合了多種金屬的優(yōu)點(diǎn)。在對合金進(jìn)行加工時(shí)，材料中成長晶粒內(nèi)的原子就會基于材料的晶粒結(jié)構(gòu)排列成某種特定的圖案。隨著晶粒的成長，每個(gè)晶粒又會影響其他的晶粒，并在原子方向不同的位置上形成一個(gè)界面。隨著粒徑逐漸變小，材料的機(jī)械性能會增強(qiáng)。因此，嚴(yán)格控制合金的組成成分和加工過程，才能控制好粒徑的大小以適應(yīng)制造所需。
100×放大倍率下的鋼材晶粒的圖像
例如，汽車制造商會在研發(fā)新的汽車部件時(shí)，對制造這個(gè)部件的某種合金的晶粒大小和分布情況進(jìn)行研究，以確定這個(gè)部件是否可以在各種情況下保持良好的狀態(tài)，因?yàn)槿绻圃爝@個(gè)部件的材料質(zhì)量不過關(guān)，人的生命安全就會受到威脅。航空航天部件的制造商需要密切注意制造商用飛機(jī)起落架所用的鋁制部件的晶粒特性。除了要分析晶粒大小和分布趨勢之外，嚴(yán)格的內(nèi)部質(zhì)量控制程序可能還會要求檢測人員完整地記錄下檢測結(jié)果并進(jìn)行歸檔，以備日后參考之用。
在過去，質(zhì)量控制實(shí)驗(yàn)室使用ASTM的圖表比較方法對晶粒進(jìn)行分析。操作人員將光學(xué)顯微鏡下的實(shí)時(shí)圖像與通常張貼在顯微鏡附近墻壁上的顯微圖譜進(jìn)行比較，可以對材料的晶粒大小進(jìn)行目測評估。
由操作人員通過肉眼對晶粒大小進(jìn)行評估，得到的評估結(jié)果會存在誤差或者不具備重復(fù)性，而且不同操作人員所得到結(jié)果通常不具有再現(xiàn)性。此外，操作人員還要將結(jié)果以手動輸入的方法輸入到計(jì)算機(jī)中，在這個(gè)過程中也可能出現(xiàn)差錯(cuò)。奧林巴斯金相顯微鏡將能幫助操作人員在分析以及圖像分析環(huán)節(jié)對晶粒進(jìn)行符合ASTM E112或者其他各種標(biāo)準(zhǔn)的分析。
完成材料晶粒分析的一個(gè)廣受歡迎的數(shù)碼解決方案被稱為“截點(diǎn)法”。這種方法是將一個(gè)圖譜(圓圈、圓圈上劃十叉、線段等)覆蓋于數(shù)碼圖像(實(shí)時(shí)或捕獲的圖像)之上。每當(dāng)覆蓋的圖譜與晶粒邊界相交時(shí)，就會在圖像中畫上一個(gè)截點(diǎn)，并記錄下來(參見右圖中的標(biāo)記示例)?？紤]到系統(tǒng)校準(zhǔn)的因素，圖像分析軟件會根據(jù)截點(diǎn)計(jì)數(shù)和圖譜長度自動計(jì)算出ASTM G值(即粒徑)、晶粒數(shù)量和平均截距長度。
使用截點(diǎn)法分析晶粒
數(shù)碼金相實(shí)驗(yàn)室計(jì)算粒徑的另一種常用方法被稱為“平面測量法”。與截點(diǎn)法不同，平面測量法是通過計(jì)算單位面積中晶粒的數(shù)量來確定(實(shí)時(shí)或捕獲的)圖像中的晶粒大小。
使用平面測量法分析晶粒
奧林巴斯圖像分析軟件會自動計(jì)算結(jié)果，因此排除了人為干預(yù)的因素。在通過奧林巴斯金相顯微鏡平面測量法分析粒徑的應(yīng)用中，無論是總體準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，還是可重現(xiàn)性，都得到了提高。此外，某些顯微鏡的于金相分析的圖像分析軟件經(jīng)過配置，可以自動將晶粒分析結(jié)果歸檔到電子數(shù)據(jù)表格或可選配的集成式數(shù)據(jù)庫中。只需按一下按鈕，就可以生成包含相關(guān)分析數(shù)據(jù)和圖像的報(bào)告，而所有這些操作技能只需基本的培訓(xùn)即可學(xué)會。
一項(xiàng)ASTM E112分析的結(jié)果
奧林巴斯倒置金相顯微鏡一般來說比正置金相顯微鏡更受歡迎，由于可以將磨平拋光的樣品直接平放在倒置顯微鏡的機(jī)械載物臺上，因而可以確保在移動載物臺觀察時(shí)，始終保持樣品聚焦。
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2025第13屆武漢國際科學(xué)儀器與實(shí)驗(yàn)室裝備展覽會
展會城市：武漢市展會時(shí)間：2025-03-20