(完整版)在轧辊生产现场利用PHOTOSHOP图像处理软件进行定量金相分析研究的经验交流

在轧辊生产现场利用PHOTOSHOP图像处理软件进行定量

金相分析研究的经验交流

首钢京顺轧辊有限公司李京华

由于不同用户对轧辊的使用习惯与条件不同，在轧辊生产过程中，轧辊生产厂家一般要有针对性地进行相应的工艺调整。也就是相同的材质情况下，轧辊性能要求不同，工艺设计，炉前处理方法也会不同。在球墨铸铁轧辊的生产过程中，这个现象特别明显。仅以最常规的中镍铬钼球墨铸铁轧辊为例，国标的硬度范围为47-70HSD，可被广泛地应用于粗轧，中轧，甚至型钢成品架。对于珠光体基体组织的铸铁轧辊而言，其碳化物、石墨大小、含量等对性能影响很大，不同的轧辊会有不同的碳化物，石墨，基体组织的要求，工艺设计人员一般通过各种工艺参数的控制来使得各种组织比例达到最佳，以使轧辊的强度性能，硬度性能，硬度降落性能等达到用户的专项要求。这样，工艺设计人员就要通过金相检测的方法对所进行的工艺方案制订、调整进行评估。在简单的情况下，一般通过显微观察方法即可。但是，在很多情况下，特别是要求进行性能比对时，就要进行定量金相的检测分析，比如碳化物的含量测定，石墨含量的测定等。

金相的检测分析是通过对被测工件表面抛光、侵蚀后,利用不同金属相之间受到侵蚀液腐蚀的程度不同，产生不同的光线反射条件，从而通过显微镜观察显示不同的颜包，来区分出不同的

相组织。而进行定量分析的方法就是通过金属磨面中测得的二维参量来推算三维空间中金相组织含量的方法。

一般情况下，进行定量金相检测要通过两种方法，第一种是手工定量金相检测方法，即《GB/T15749-2008》中所规定网格数点法、网格截线法、显微镜目镜刻度测定法等方法，上述各种方法的测量原理是通过二维平面中点、线、面等几何参量的测量，根据点、线、面、体之百分数的互等关系的假定，推算出显微组织中待测物相三维空间的量值。这种方法具有快速，简单的特点，但是人为因素影响较大，同时不适于差别较小的金相组织之间的区分和说明。

为了解决上述问题，人们设计生产了定量金相检测分析仪，目前应用也比较广泛。图相分析仪是采用自动化的图相分析软件对金相进行测定。通过比较组织与组织之间的灰度差，进行不同相组织之间的检测与鉴别，通过图相的相素点的形状特性完成测量，最后计算机进行统计分析，得到相同相组织所占视场的比例，最后得出定量金相数据。这种方法能较有效地解决第一种方法所带来的测量不准，人为因素影响大的问题，但是由于在进行测量时，一般要人为地输入不同的阈值，也有人为因素在内。同时，由于该套软件使用时一般厂家要经过培训并且专人操作，设备投资较大，设备空置率较高，使用起来不太方便。

后来，有很多厂家的金相检测人员不断进行这方面的改进，有的通过高级数码相机直接读出不同相组织的所占比例，有的通

过自编的计算机软件进行相组织比例分析，都比较行之有效，但是都要进行一些投资或改进。本文介绍一种直接通过PHOTOSHOP将不同相组织所占比例准确计算出来的方法，使得定量金相检测变得随手即得。只要有一台能正常运行PHOTOSHOP6.0以上版本的计算机即可完成此项分析，并且操作非常简单可行。

首先我们要将准备进行分析的金相组织用数码相机或扫描仪数字化处理，图相分辨率一般控制在300万相素以上即可，若使用扫描仪，其分辨率可设定为200线以上。图相格式无论jpg,tif,bmp等均可，只要PHOTOSHOP能解码的位图图形格式，都可以利用PHOTOSHOP进行处理编辑。

下面讲解具体操作过程：

为了方便说明，我们先假定要进行中镍铬钼球铁轧辊碳化物定量金相分析。

1，图相的采集：如上所述，无论用数码相机还是扫描仪，均应保证具有足够高的分辨率。将文件存在指定目录中，在文件下拉菜单中点选指定的文件，并且打开。

在一般情况下，使用数码相机取得的金相照片视场为圆形，如图一所示。首先将文件改为灰度图。具体操作是在图相菜单中的模式里进行调整。这种方法的目的是使文件充分瘦身，避免计算机运行速度过慢。

所要注意的是变为灰度图之后要对比一下原金相图，如不同组织经过腐蚀后所显示的灰度接近就还必须使用原彩色图形文件，以防止后期点选操作有困难。

图一金相图片的打开

2，选择视场面积求总相素：

在文件中选出您所要分析的一块有代表性的视场。利用这个视场进行碳化物含量的分析。为了更具有代表性也可以取全视场进行分析。这里选一个有代表性的视场。利用矩形选择工具进行选择，如想使操作更方便也可通过图相调整工具将对比度适当增加，以使后期点选区域时更加容易。同时为了更使后边的操作更加容易，一般能过反选命令将选择分

析区域外的金相组织图去除，也使文件更小。。

如图二所示。

图二选择分析视场

操作完成后，即可利用PHOTOSHOP求出所选区域的总相素数。点选图相中的直方图命令，会弹出一个信息框，最下边一行即为所选择区域的总的相素数。这个数值定义为T值。

图三所示为利用直方图的方法求出选择区总相素数。

在这里介绍一下计算机图形。计算机中显示的图形一般可以分为两大类——矢量图和位图。矢量图使用直线和曲线来描述图

形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等等，它们都是通过数学公式计算获得的。例如一朵花的矢量图形实际上是由线段形成外框轮廓，由外框的颜色以及外框所封闭的颜色决定花显示出的颜色。由于矢量图形可通过公式计算获得，所以矢量图形文件体积一般较小。矢量图形最大的优点是无论放大、缩小或旋转等不会失真；最大的缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果。CAD，SOLIDWORD，Illustrator、CorelDRAW等都是矢量图形设计软件。而位图是用相素点形成的图形，每一个图形用众多相素点形成，各个单色的相素点组成一个图片。JPG，BMP，TIF，PSD等均为位图。我们测量不同相的面积是通过由计算机计算出每个选区内的相素点数来模拟计算出该选区的面积，实际上是一个相素计数的过程。

图三运用直方图计算出总相素数

3．点选所要计算相的区域。

使用魔棒工具，选择容差值在50左右，这与您调整的图相对比度有一定关系。总之通过调整容差值（实际上就是金相分析软件中的阈值），使选择更准确，更方便，可按住SHIFT 键反复点选，也可以通过快速蒙版的方式进行调整，最终将碳化物形态全部选出。

图四点选出全部碳化物区域

4．求点选面积总相素数。