Магнитогорск. Определение количественных характеристик микроструктуры с помощью компьютерной системы анализа изображений thixomet pro

Определение количественных характеристик микроструктуры с помощью компьютерной системы анализа изображений thixomet pro

(Лабораторный практикум)

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Материаловедение», «Общее материаловедение и технологии материалов», «Процессы на поверхности раздела фаз», «Современные методы исследования материалов», «Методы и приборы для изучения, анализа и диагностики наночастиц и наноматериалов» для студентов технических направлений и специальностей ВУЗа

Составители: О.А. Никитенко

Ю.Ю. Ефимова

Н.В. Копцева

Определение количественных характеристик микроструктуры с помощью компьютерной системы анализа изображений Thixomet PRO: Методические указания к лабораторным работам по дисциплинам « Материаловедение», «Общее материаловедение и технологии материалов», «Процессы на поверхности раздела фаз»,«Современные методы исследования материалов», «Методы и приборы для изучения, анализа и диагностики наночастиц и наноматериалов» для студентов технических направлений и специальностей ВУЗа. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2015. – 35 с.

Рецензент Е.Г. Касаткина

© Никитенко О.А., Ефимова Ю.Ю., Копцева Н.В.

Содержание

Введение
Лабораторная работа № 1. Определение содержания неметаллических включений в сталях и сплавах. Оценка пористости
Лабораторная работа № 2. Определение количественного соотношения структурных составляющих в сталях и сплавах
Лабораторная работа № 3. Определение величины зерна в сталях и сплавах
Лабораторная работа № 4. Определение параметров и количественного соотношения структурных элементов сталей и сплавов с ультрамелкозернистой структурой
Лабораторная работа № 5. Количественная оценка дисперсности перлита, толщины цементитных и ферритных пластин в перлите
Библиографический список

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы все больше внимания при исследовании и контроле качества сталей и сплавов уделяется установлению связи между их свойствами и количественными характеристиками микроструктуры. Например, очень важным является влияние размера, объемной доли неметаллических включений, размера зерна, распределения структурных составляющих на твердость, прочность и другие характеристики механических свойств. На промышленных предприятиях для оценки структуры сталей и сплавов в большинстве российских стандартов используются в основном полуколичественные методы – методы сравнения с помощью эталонных шкал. Однако на современном этапе развития металловедения наиболее рациональной и эффективной является строго количественная оценка микроструктуры. Кроме того, многие аналогичные зарубежные стандарты наряду с оценкой структуры с помощью эталонов часто содержат описание параметров структуры, полученное с использованием стереологии (например, ГОСТ 5640 и ASTM E 1268). Это вызывает большие проблемы при проведении входного и выходного контроля металла с использованием подобных стандартов, а также при взаимодействии с зарубежными партнерами.

Стереология (stereology) – наука о количественной интерпретации трехмерной структуры материалов на основе информации, полученной на двухмерных изображениях. Ее основы были впервые в мире разработаны С.А. Салтыковым более 50 лет назад. Однако Россия на сегодняшний день отстает от передовых стран Европы по использованию стереометрической металлографии для описания структуры материалов. В связи с этим возникла необходимость в разработке компьютерных методик, использующих принципы стереологии для количественного анализа структуры материалов.

В настоящее время в России разработан ряд систем компьютерного анализа изображений: SIAMS, Thixomet PRO, Emage Expert, Microkon Met и др. Одной из наиболее известных является система Thixomet PRO, программное обеспечение и алгоритмы обработки изображений которой аттестованы государственным сертификационным испытательным центром средств измерений «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева». Программа Thixomet PRO позволяет:

- повысить качество обрабатываемых изображений;

- провести склеивание смежных полей зрения (изготовить панораму);

- произвести распознавание сложных структур, произвести быстрое и качественное их количественное описание (относительное количество структурных составляющих; площади, периметры, минимальные, максимальные и средние диаметры; параметры формы и вытянутости объектов; характеристики распределения; характеристики анизотропии и др.);

- позволяет использовать современные методы архивации и хранения результатов металлографических исследований.

- позволяет для.

Программа Thixomet PRO является неотъемлемой частью анализатора изображения Thixomet, который, по сути, представляет собой автоматизированное рабочее место металлографа и предназначен для модернизации оборудования и методов металлографических исследований на основе современных средств получения и компьютерной обработки изображения. Thixomet PRO поддерживает любые способы ввода изображения в ПК, включая цифровые и web-камеры, сканеры и др. Использование современных профессиональных аппаратных и программных средств позволило создать высокопроизводительный и гибкий анализатор изображения, быстро адаптируемый для решения задач количественной металлографии сталей и сплавов, а также других материалов.

Одной из неразрешимых в рамках традиционной количественной металлографии задач является проблема пограничных объектов, которые расположены на краю поля зрения. Другой такого же рода проблемой является невозможность в рамках традиционной металлографии наблюдать в микроскоп обширную площадь поля зрения, но с высоким разрешением.

В Thixomet PRO обе эти задачи разрешены созданием алгоритма склеивания смежных полей зрения «на лету»: пока предметный столик микроскопа перемещается на очередное смежное поле зрения, предыдущее поле прецизионно «пиксель в пиксель» стыкуется к полю, захваченному накануне. Итак, поле за полем формируется панорама размером в несколько десятков или сотен полей зрения и разрешением несколько десятков мега пикселей, при этом удельная площадь пограничных объектов сокращается в сотни раз, а воспроизводимость результатов измерений возрастает многократно.

Модульный принцип программного обеспечения Thixomet PRO, реализованный с помощью специальных модулей (plug-in-ов), позволяет формализовать любую практическую задачу количественной металлографии, настроив анализатор на решение только этой задачи. При этом получение полной количественной информации о структуре, в том числе оформленной в виде отчета, достигается нажатием на две-три интуитивно понятных клавиши.

Thixomet PRO является мощным инструментом для формирования базы данных, позволяющей установить количественные зависимости «состав-структура-свойства», необходимые для совершенствования состава материала и технологии получения, а также для проведения металлургической экспертизы, позволяющим вскрыть природу металлопродукции и организовать управления ее качеством в соответствии с требованиями как российских, так и международных стандартов.

Цель лабораторного практикума: познакомить студентов с возможностями и основными методиками количественного анализа микроструктуры сталей и сплавов с помощью компьютерной системы анализа изображений Thixomet PRO.

Дата добавления: 2014-11-16