鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法
2023-10-09 02:11:34 1
專利名稱：鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，屬於材料金相檢測技術領域。
背景技術：
夾雜物含量是鋼潔淨度的標誌。鋼中夾雜物的數量、尺寸、類型、分布顯著影響鋼的性能。夾雜物對鋼性能的影響是相當複雜的，試圖用一個統一的定義來描述鋼中夾雜物的含量，進而研究夾雜物對鋼各種性能的影響是很困難的。一般考慮夾雜物含量有以下幾種描述①夾雜物面積的百分含量考慮夾雜物的個數和尺寸，以夾雜物的面積佔總面積的百分數作為夾雜物的含量和鋼的潔淨度指標；②夾雜物當量面密度綜合考慮夾雜物的數量、尺寸影響，以單位面積上當量直徑為B(一般取B＝4μm)的夾雜物個數作為夾雜物指數，評價鋼的潔淨度；③夾雜物尺寸分布包括夾雜物尺寸分布直方圖和各視場最大夾雜物尺寸分布直方圖，及夾雜物尺寸統計值(最大、最小、平均、各尺寸級別所佔頻次百分含量)；④夾雜物級別依據不同國家夾雜物標準對夾雜物進行評級，給出大量視場(N≥60)統計結果作為夾雜物的含量指標；⑤夾雜物特徵指數依據德國DIN50602標準，引入「有害因子」評價夾雜物含量，分別給S化物和O化物評價指數。
目前，各國標準在夾雜物的評價體系、測量項目、所用閾值方面存在較大差異，很難找出各標準之間的內在聯繫，因此難以用一個統一的模型進行轉換。另外，關於各國標準間的轉換，也不象不同硬度表示方法之間那樣有大量試驗數據作支持，因此也無法用數理統計的方法找出其對應關係。
在各種檢驗標準中，主要有中國GB10561(國家標準)、ASTM E45(美國標準)、JIS G0555(日本標準)、DIN50602(德國標準)和ISO4967(國際標準)等金相測量標準，這些標準代表了當今世界夾雜物檢驗標準的最高水平。
下面分別針對各不同檢驗標準，說明其測量內容1.日本標準JIS G0555，要測量的參數是面積，再求出面積百分比。面積的計算就是其象素數乘以每象素代表的面積的比例係數即可，而計算面積百分比，又可把比例係數抵消，因此，只需要計算出分割對象的象素數與視場圖象的總象素數比值即可。
2.中國標準GB10561，要測量每一類夾雜物的總長度、平均寬度以及每類夾雜物的個體數量，作為評級的依據。
3.美國標準ASTM E45，測量項目與GB10561相同，但其評級的參數分段有所不同。
4.國際標準ISO4967，測量項目與GB10561相同，評級的參數分段不同。
5.德國標準DIN50602，測量項目與GB10561相同，然後使用這些參數求出夾雜物的尺寸係數，用於最後計算特徵值。
對於夾雜物的個體幾何參數測量，我們考慮了包括面積、等積圓直徑等常用參數和一些高度專業化的參數，並依據定量描述公式將這些基本參數轉化成各種夾雜物數量和分布信息，用於不同應用場合的潔淨度評價。
對於與檢測標準相對應的非金屬夾雜物的參數測量，就需要根據相應的金相檢驗標準進行。由於不同的標準有不同的測量參數要求，要根據不同的測量要求，選擇不同的測量參數，進行相應的測量。因此使測量工作複雜、煩瑣。特別是關於鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法各國標準之間無可比性的技術難題，妨礙了實現國際先進的夾雜物檢驗標準之間方便選用和進行相互轉換，不利於促進國際技術交流和推動企業國際化、現代化的進程。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種對鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，以解決現有技術鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法各國標準之間無可比性的技術難題，從而方便地實現國際先進的夾雜物檢驗標準之間的相互轉換。
解決上述問題的技術方案是一種鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，它採用以下步驟進行a.將金相顯微鏡、自動載物臺與攝像機、計算機連接，由攝像機將金相顯微鏡採集的試樣圖像送入計算機進行分析處理；b.將不同標準的評定方法數值化並編製成電腦程式輸入計算機；c.由計算機根據程序對同一組夾雜物圖像應用不同標準進行重複測量，分別得出測量結果；d.採用對同一組夾雜物圖像分析結果統計回歸的方法，建立實際樣品各國標準之間的轉換數學模型；e.根據上述模型，編制計算機分析程序；f.將編制好的程序存入計算機，計算機依據用戶指令在進行鋼中夾雜物評定中自動在不同標準間實現轉換。
上述鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，所述鋼中夾雜物定量參數為夾雜物面積百分含量，夾雜物當量面密度，夾雜物尺寸分布，夾雜物級別和夾雜物特徵指數。
上述鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，所述鋼中夾雜物面積百分含量的計算公式為(d％)＝π/4∑di2/·N·S式中di——夾雜物等積園直徑/μm，S——單個視場面積/μm2，N——視場數(N≥60)。
上述鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，所述鋼中夾雜物當量面密度的計算公式為I=i(dini)/(SNB)]]>式中I——單位面積上當量直徑為B的夾雜物個數，單位為個/mm2，B——夾雜物的當量直徑(可根據需要自行設定，如B＝4μm)，di——不同尺寸級別夾雜物的平均直徑，單位為μm，ni——各尺寸級別的夾雜物個數，單位為個，S——視場面積，單位為m2，N——視場數(N≥60)。
採用這種方法，實現了鋼中非金屬夾雜物多國標準評定結果的相互轉換，突破了鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法各國標準之間無可比性的技術難題，實現了國際先進的夾雜物檢驗標準之間方便選用和進行相互轉換。有利於促進國際交流，推動企業國際化、現代化的進程。
圖1是本發明的工作流程圖。
具體實施例方式
根據對鋼中夾雜物研究的實際需求，本發明要解決的技術問題是1.在分析結果中要能直接給出不同定義的夾雜物含量定量結果，同時提供豐富的夾雜物參數統計數據；2.分析軟體中要包含多種國際權威夾雜物檢驗標準，各國標準評定結果可以相互轉換。
要解決上述技術問題，首先要考慮夾雜物的定量表徵，內容如下夾雜物對鋼性能的影響是相當複雜的，試圖用一個統一的定義來描述鋼中夾雜物的含量，進而研究夾雜物對鋼各種性能影響，是比較困難的。但在不同的應用目的和場合，夾雜物含量也有如下不同的數學描述。
①夾雜物面積百分含量考慮夾雜物的個數和尺寸，以夾雜物的面積佔總面積的百分數作為夾雜物的含量和鋼的潔淨度指標(d％)＝π/4∑di2/·N·S式中di——夾雜物等積園直徑/μmS——單個視場面積/μm2N——視場數(N≥60)②夾雜物當量面密度綜合考慮夾雜物的數量、尺寸影響，以單位面積上當量直徑為B(可自行設定，一般取B＝4μm)的夾雜物個數作為夾雜物指數，評價鋼的潔淨度；
I=i(dini)/(SNB)]]>式中I——單位面積上當量直徑為B的夾雜物個數，個/mm2B——夾雜物的當量直徑(取B＝4μm)di——不同尺寸級別夾雜物的平均直徑，μmni——各尺寸級別的夾雜物個數，個S——視場面積，mm2N——視場數(N≥60)③夾雜物尺寸分布包括夾雜物尺寸分布直方圖和各視場最大夾雜物尺寸分布直方圖，及夾雜物尺寸統計值(最大、最小、平均、各尺寸組分布範圍所佔頻次百分含量)。
④夾雜物級別依據相關標準按類型對夾雜物進行評級，給出大量視場(N≥60)統計結果作為夾雜物的含量指標；⑤夾雜物特徵指數依據DIN50602標準，引入「有害因子」評價夾雜物含量，分別給出S化物和O化物評價指數。
分析研究發現，各國標準在夾雜物的評價體系、測量項目、所用閾值方面存在較大差異，很難找出各標準之間的內在聯繫，因此難以用一個統一的模型進行轉換。另外，關於各國標準間的轉換，也不象不同硬度表示方法之間那樣有大量試驗數據作支持，因此也無法通過數理統計的方法找出其對應關係。
本發明為解決鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換問題，採取了較為簡便的方法——重複測量法。即每次對同一組夾雜物圖像應用不同標準進行重複測量，分別得出測量結果。從理論上講，這樣所做轉換誤差為零，而這一工作對現代計算機比較容易實現。
採用這種方法的步驟如下1.將金相顯微鏡、自動載物臺與攝像機、計算機連接，由攝像機將金相顯微鏡採集的試樣圖像送入計算機進行分析處理；2.將不同標準的評定方法程序輸入計算機；
3.由計算機根據程序對同一組夾雜物圖像應用不同標準進行重複測量，分別得出測量結果；4.採用對實際樣品統計回歸的方法，建立不同標準間的轉換數學模型；5.根據上述模型，編制電腦程式軟體；6.將編制好的軟體裝入計算機，計算機在以後的鋼中夾雜物評定中可以自動在各國標準間實現轉換。
在非金屬夾雜物的測量中，有兩個不同的方面，一個是所有夾雜物的單顆粒幾何參數測量，用於進行夾雜物的總體統計；一個是根據不同的檢驗標準進行的特定參數測量，用於相應標準的分類評級。
對於夾雜物的個體幾何參數測量，我們考慮了包括面積、等積圓直徑等常用參數和一些高度專業化的參數，並將這些基本參數轉化成各種夾雜物數量和分布信息，用於不同應用場合的潔淨度評價。
對於與檢測標準相對應的非金屬夾雜物的參數測量，我們要參照相應的金相檢驗標準進行，對於不同的標準有不同的測量要求，要根據不同的測量要求，選擇不同的測量方法，進行相應的測量。
在各種檢驗標準中，可選擇中國GB10561、美國ASTM E45、日本JISG0555、德國DIN50602和國際標準化組織ISO4967等金相測量標準，這主要是為了適應當前的發展趨向，因為這些標準代表了當今世界夾雜物檢驗標準的最高水平，採用相應標準有利於提高企業的技術和產品質量水平，使產品更具有國際競爭力。同時，把這幾種檢驗標準方法綜合到一起，有利於分析比較，實現各國標準評定結果間的相互轉換，解決了鋼材檢測中夾雜物檢測項目無國際間通用方法帶來的困難。當然，也可使用本發明方法進行其它標準測量結果之間的轉換。
下面分別針對各不同檢驗標準，說明其測量內容1.日本標準JIS G0555，要測量的參數是面積，再求出面積百分比。前面已經說明，面積的計算就是其象素數乘以每象素代表的面積的比例係數即可，而計算面積百分比，又可把比例係數抵消，因此，只需要計算出分割對象的象素數與視場圖象的總象素數比值即可。
2.國家標準GB10561，要測量每一類夾雜物的總長度、平均寬度以及每類夾雜物的個體數量，作為評級的依據。
3.美國標準ASTM E45，測量項目與國家標準相同，但其評級的參數分段有所不同。
4.國際標準ISO4967，測量項目與國家標準相同，評級的參數分段不同。
5.德國標準DIN50602，測量項目與國家標準相同，然後使用這些參數求出夾雜物的尺寸係數，用於最後計算特徵值。
由上述說明中可見，除日標不同之外，其它標準的測量項目基本一致，只是最後評定的時候所使用的閾值不同，因此在進行參數測量過程中可以使用相同的算法實現。
權利要求
1.一種鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，其特徵在於它採用以下步驟進行a.將金相顯微鏡、自動載物臺與攝像機、計算機連接，由攝像機將金相顯微鏡採集的試樣圖像送入計算機進行分析處理；b.將不同標準的評定方法數值化並編製成電腦程式輸入計算機；c.由計算機根據程序對同一組夾雜物圖像應用不同標準進行重複測量，分別得出測量結果；d.採用對同一組夾雜物圖像分析結果統計回歸的方法，建立實際樣品各國標準之間的轉換數學模型；e.根據上述模型，編制計算機分析程序；f.將編制好的程序存入計算機，計算機依據用戶指令在進行鋼中夾雜物評定中自動在不同標準間實現轉換。
2.根據權利要求1所述之鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，其特徵在於，所述鋼中夾雜物參數為夾雜物面積百分含量、夾雜物當量面密度、夾雜物尺寸分布、夾雜物級別和夾雜物特徵指數。
3.根據權利要求2所述之鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，其特徵在於，所述鋼中夾雜物面積百分含量的計算公式為(d％)＝π/4∑di2/·N·S式中di——夾雜物等積園直徑μm，S——單個視場面積/μm2，N——視場數(N≥60)。
4.根據權利要求2或3所述之鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，其特徵在於，所述鋼中夾雜物當量面密度的計算公式為I=i(dini)/(SNB).]]>
全文摘要
一種鋼中非金屬夾雜物多國標準檢測結果的轉換方法，屬材料金相檢測技術領域，用於解決多國標準評定結果之間的相互轉換。其技術方案是將金相顯微鏡、自動載物臺與攝像機、計算機連接，將採集的試樣圖像送入計算機進行分析處理；將不同標準的評定方法程序輸入計算機；由計算機根據程序對同一組夾雜物圖像應用不同標準進行重複測量，分別得出測量結果；採用統計回歸的方法，建立不同標準間的轉換數學模型，找出實際樣品各國標準之間的回歸方程；編制電腦程式並存入計算機。這樣，在以後鋼中夾雜物評定時，即可根據用戶需要自動在各國標準間實現轉換了。
文檔編號G06F19/00GK1652133SQ20051001318
公開日2005年8月10日 申請日期2005年2月5日 優先權日2005年2月5日
發明者牛士珍, 苑傑, 安啟明 申請人:石家莊鋼鐵股份有限公司