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基于数字图像处理技术的金相组织定量分析

姓名：杜存铃

学号

班级：模式识别与智能系统

导师：王培珍

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金相分析研究背

景

1、质量是企业的生命，在市场经济的剧烈竞争中，质量的问题已经上升

到“质量兴国〞的战略高度。金相组织是评价金属质量的重要标准之

一。金相检验的目的，一方面是为了检查金属材料的质量是否符合有

关标准的规定；另一方方面是通过观察鉴定各种缺陷的分布状况和性

质，分析研究产生缺陷的原因和各种工艺因素对金属质量的影响，为

改进工艺质量和各种实验研究提供数据。

2、传统的金相分析大多靠人工目测进行，对目标物进行统计计算和几何

参数测量。传统的人工分析方法受人为的因素影响很大，分析速度慢，

劳动强度大，效率低，重现性较差。

3、数字图像处理技术起源于20世纪60年代，计算机技术和微电子技术

的飞速开展为数字化图像处理技术的应用奠定了根底。近年来，随着

国内外的学者们对图像处理技术的不断深入研究，伴随着大量有价值

的相关算法的提出，使得金相分析的精度不断提高。图像处理技术被

越来越广泛的应用到金相分析的工作当中，成为了金相组织分析的一

种非常有效的手段。

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金相分析的根本技术与理论

金相组织的定义及特征区别

金相：指金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组成，其中包

括固溶体、金属化合物及纯物质。金相组织是反映金属金相的具体形态，

如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。

奥氏体：碳与合金元素溶解在γ-Fe中的固溶体，仍保持γ-Fe的面心立

方晶格。特征：晶界比较直，呈规那么多边形；淬火钢中剩余奥氏体

分布在马氏体针间的空隙处。

铁素体：碳与合金元素溶解在a-Fe中的固溶体。特征：亚共析钢中的慢

冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿

晶粒边界析出。

渗碳体：碳与铁形成的一种化合物。特征：在液态铁碳合金中，首先单

独结晶的渗碳体〔一次渗碳体〕为块状，角不锋利，共晶渗碳体呈骨骼

状过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物〔二次渗碳体〕呈网结状，共

析渗碳体呈片状铁碳合金冷却到Ar以下时，由铁素体中析出渗碳体〔

三次渗碳体〕，在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状

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珠光体：铁碳合金中共析反响所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。

特征：

珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成

的珠光体片间距离越小在A1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相

显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，

称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。

马氏体：碳在a-Fe中的过饱和固溶体。特征：

板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行的板条组

成一个板条束，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束〔通常3到5个〕

片状马氏体〔针状马氏体〕：常见于高、中碳钢及高Ni的Fe-Ni合金

中，针叶中有一条缝线将马氏体分为两半，由于方位不同可呈针状或

块状，针与针呈120o角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马

氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。

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铁素体奥氏体层片状珠光体

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球粒状珠光体马氏体、奥氏体马氏、奥氏、渗碳体