Физические методы контроля авиационных материалов: Методические указания к проведению лабораторных работ по разделам курса

Федеральное агентство по образованию РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Донской Государственный Технический Университет Открытое акционерное общество «Роствертол» Кафедра «Авиастроение» Утверждено Проректором по учебной работе

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к проведению лабораторных работ по разделам курса «Физические методы контроля авиационных материалов» «Металлографические методы исследования металлов и сплавов» «Методы компьютерного анализа и архивирования структур»

г. Ростов-на-Дону 2005

Составители: Старший преподаватель Л.В.Чинчян Профессор, д.т.н., С.Н.Шевцов Ассистент, к.т.н., А.А.Клименко

2

Содержание 1 2

3

Введение Промышленная система обработки и анализа изображений SIAMS-600 Измерение микротвердости по Виккерсу на микротвердомере ПМТ-3М Лабораторная работа №1 Измерение микротвердости Анализ микроструктуры стали и сплавов Лабораторная работа №2 Анализ величины зерна в сталях Лабораторная работа №3 Анализ структурных и фазовых составляющих стали Лабораторная работа №4 Содержание неметаллических включений в сталях Лабораторная работа №5 Анализ величины зерна в алюминиевых сплавах Лабораторная работа №6 Анализ гранулометрического состава пор Лабораторная работа №7 Определение глубины обезуглероженного слоя Лабораторная работа №8 Определение глубины азотированного слоя Литература Приложения. Примеры выполнения отчетов по лабораторным работам

3

4 5 6 10 20 24

28 32 36 39 43 46 49 50

Введение Содержание и построение лабораторных работ по дисциплине «Физические методы контроля авиационных материалов» требуют от студентов знания теоретического материала данного курса, а также курсов: «Общая физика», «Материаловедение», «Сопротивление материалов». Каждой лабораторной работе предшествует самостоятельная подготовка студента по методическому руководству той работы, которая задана ему преподавателем на предыдущем занятии. Преподаватель, ведущий лабораторные занятия, проводит контроль подготовки студента путем опроса перед началом выполнения лабораторной работы. Студенты имеют право приступить к выполнению лабораторной работы только после проверки преподавателем знания цели и методики выполнения работы, конструкции прибора и оборудования, умения правильно работать на них. Студенты, не подготовившиеся к выполнению лабораторной работы или не сдавшие отчет по предыдущей работе, к занятию не допускаются. По окончании работы студенты должны тщательно убрать рабочее место, сдать и уложить на соответствующие места приспособления, образцы и т. д., сдать рабочее место лаборанту, проводящему занятие, и получить разрешение на уход из лаборатории. Защита лабораторной работы проводится в форме сдачи оформленного отчета, в котором отражаются все данные об оборудовании, приборе и исследуемом образце, приводятся режимы испытания и результаты экспериментальных исследований, формулируются выводы и рекомендации с целью определения практического значения результатов исследований.

4

1. Промышленная система обработки и анализа изображений SIAMS-600 Промышленная система обработки и анализа изображений SIAMS-600 (иначе Анализатор изображений) представляет собой комплекс программ, обеспечивающий профессиональную обработку произвольных видеоизображений, распознавание и анализ изображенных предметов, а также формирование графических отчетов по результатам анализа. Анализатор изображений функционирует под управлением операционной системы Microsoft Windows (98, Ме) на компьютерах класса IBM PC/AT, оснащенных устройством ввода изображений – видеокамерой, сканером или другим. Анализатор изображений SIAMS-600 имеет субъектнообъектную архитектуру, обеспечивающую простоту и удобство в работе, а также высокую степень открытости. Анализатор изображений может быть укомплектован программамисубъектами, решающими любой набор задач конкретного пользователя. Субъекты для решения наиболее типичных задач входят в стандартный комплект поставки. Анализатор SIAMS-600 включает развитый набор средств для конструирования субъектов, что позволяет произвольно расширять класс решаемых задач. Анализатор изображений SIAMS-600 представляет собой набор независимых компонентов двух типов: объектов и субъектов. Объекты – это те данные, которые Вы можете анализировать, обрабатывать, рассматривать на экране компьютера или распечатывать на принтере. В анализаторе изображений объекты – это изображения, а также отчеты различных видов: таблицы, гистограммы, графики, тексты. С помощью меню, мышки и клавиатуры Вы можете выполнять с объектом несложные действия: копировать, записывать или читать из файла, распечатывать, а также специальные действия – преобразовывать изображения из одного типа в другой и т.д. Субъекты – представлены на экране в виде каталогов, содержащих названия конкретных операций или задач.

5

2. Измерение микротвердости по Виккерсу на микротвердомере ПМТ-3М Устройство и работа микротвердомера ПМТ-3М Общий вид микротвердомера показан на рис. 1. Составными частями микротвердомера являются штатив с предметным столиком, тубусодержатель с тубусом и механизмом нагружения. Штатив состоит из основания 1 и колонки 2, имеющей снаружи ленточную резьбу для перемещения в вертикальном положении тубусодержателя с тубусом при помощи гайки 3.

Рис. 1. Общий вид микротвердомера ПМТ-3М Тубусодержатель закрепляется на колонке при помощи резной втулки винтом 16, который при работе должен быть зажат. В

6

тубусодержателе размещены механизмы грубого и микрометрического движения тубуса микротвердомера. Вращая барашек 7 грубого движения и барашек 8 микрометрического движения, можно перемещать тубус вверх и вниз. Ход механизма грубого движения можно регулировать. Если один барашек грубого движения немного развернуть относительно другого, ход тубуса будет тяжелее или легче в зависимости от того, в какую сторону развернуты барашки. На барашке 8 имеется шкала, одно деление которой соответствует 0,002 мм перемещения тубуса. Предметный столик 16 закреплен на основании штатива тремя винтами. Верхняя часть столика, на которую устанавливается предмет, может перемещаться в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью винтов 14 и 13.

Рис. 2. Пресс

Рис. 3. Механизм нагружения

На пластине 12 с помощью пластилина и прессика (рис. 2) можно установить предмет любой конфигурации. Для исследования поверхностей цилиндрических предметов в комплект микротвердомера входит специальная металлическая призма.

7

Механизм нагружения 27 (рис. 3) крепится на тубусодержателе с помощью гайки 28 и винта 29, состоит из штока, закрепленного на двух пружинах, расположенных внутри корпуса механизма. На штоке 25 закреплен узел - воздушный демпфер 22. В держатель 23 вставляется алмазный наконечник 9, а на утолщенную часть штока 26 устанавливается гиря 10 из комплекта гирь. Для получения отпечатка шток опускают плавным вращением рукоятки 24 арретира против часовой стрелки. Осветитель 20 (рис. 1) закреплен на тубусе микроскопа и служит для освещения исследуемого объекта. Равномерное освещение достигается перемещением и разворотом патрона с лампой. Лампа осветителя питается от блока питания 9 В, 25 Вт, встроенного в основание 1 микротвердомера. Включается блок питания тумблером 18. Рукоятка 19 служит для регулировки силы света осветителя. Видеокамера 21 (рис. 1) устанавливается на тубусе 6 и закрепляется винтом. Видеокамера должна быть установлена таким образом, чтобы поперечное и продольное перемещение предметного столика с образцом и перемещение изображения на дисплее совпадали. Изображения с отпечатками, полученными от вдавливания алмазного наконечника, с цифровой видеокамеры по кабелю S-video передаются на вход платы видеозахвата. Оцифрованные изображения обрабатывается программой SIAMS-600 «Промышленная система анализа изображений» и доступны для наблюдения на дисплее монитора компьютера. Окончательную фокусировку на объект при наблюдении изображения на дисплее компьютера производить при помощи барашка микрометрического перемещения 8.

8

Методика получения отпечатка 1. Закрепить при помощи прессика (рис. 3) испытуемый образец пластилином на пластинке так, чтобы его исследуемая поверхность расположилась параллельно рабочей плоскости столика, на которой устанавливается пластинка с испытуемым предметом. Поверхность испытуемого предмета должна быть плоской, чистой, с шероховатостью не более Ra 0,32. При подготовке поверхности испытуемого образца необходимо принять меры, исключающие возможность изменения твердости испытуемой поверхности вследствие нагрева или наклепа. На рабочей поверхности алмазного наконечника и поверхности испытуемого образца не должно быть смазки. 2. Поместить на утолщенную часть штока груз. 3. При положении столика, показанном на рис. 1, выбрать место на предмете для нанесения отпечатка. !Расстояние от центра отпечатка до края предмета должно быть не менее двойного размера отпечатка! !Расстояние между центрами соседних отпечатков должно превышать размер отпечатка более, чем в 3 раза! !Минимальная толщина предмета или слоя должна превышать глубину отпечатка не менее, чем в 10 раз! При исследовании отдельных структурных составляющих металлических сплавов действуют те же правила. 4. Медленным поворотом рукоятки 15 (рис. 1) против часовой стрелки плавно повернуть предметный столик против часовой стрелки до упора, не допуская толчков при подведении к упору. 5. Медленным поворотом рукоятки 24 (рис. 2) против часовой стрелки опустить шток так, чтобы алмаз коснулся поверхности исследуемого объекта. Рукоятку поворачивать приблизительно на 180° в течение 10 - 15 с. 6. После выдержки в течение 10 с под нагрузкой повернуть рукоятку в исходное положение. 7. Повернуть предметный столик в прежнее положение до упора. Чтобы избежать удара об упор и смещения предмета с установленного положения, столик нужно поворачивать очень осторожно. После получения отпечатков изображения записываются в окна панели регистров изображений SIAMS-600.

9

Лабораторная работа №1. «Измерение микротвердости» Цель работы: Измерить микротвердость материала с помощью микрометра ПМТ-3М и промышленной системы обработки и анализа изображения – SIAMS-600. Содержание работы 1. Произвести нанесение отпечатков на образец. 2. Занести полученные отпечатки в анализатор изображений. 3. Произвести измерение полученных отпечатков с помощью SIAMS-600. Материальное обеспечение 1. Микротвердомер ПМТ-3М. 2. Набор образцов. 3. Персональный компьютер класса IBM PC/AT с операционной системой Microsoft Windows (98, Me). 4. Программа SIAMS-600. Методические указания Программа SIAMS-600 позволяет по серии изображений определить значение микротвёрдости по Виккерсу: • среднее значение • минимальное значение • максимальное значение • СКО (среднеквадратичная ошибка) значений • границу случайной погрешности определения значения микротвёрдости Программа проводит проверку принадлежности значений микротвёрдости на индивидуальных полях зрения к нормальному распределению (при числе полей зрения >15).

10

В результате анализа составляется отчёт, в который кроме перечисленных параметров попадает также протокол измерений, с помощью которого можно производить анализ изменения микротвёрдости по глубине (профиль). Протокол содержит для каждого поля зрения: • Смещение по X (dx) • Смещение по Y (dy) • Значение микротвёрдости на индивидуальном поле зрения. В отчёт попадают три первых регистра панели изображения. Выполнение методики 1. Подготовка к измерениям. Запустите программу SIAMS-600. Проведите инициализацию методики. Методика находится в каталоге субъектов SIAMS-600 – “Металлографические методики \ измерение микротвердости по Виккерсу”. Введите описание образца и марку стали.

Рис. 4. Окно субъекта, содержащее изображение объектмикрометра

11

На панели регистров переместите курсор на изображение объект–микрометра, затем из каталога ”Инструментальные средства SIAMS-600” запустите субъект ”Установка масштаба”. На экране появится окно субъекта, содержащее изображение текущего регистра, на котором находится подвижный отрезок (желтая линия с черной каймой). Для задания масштабов используются изображения объектов с известными метрическими характеристиками – например, изображение объект–микрометра. 1. С помощью мышки или клавиатуры установить два конца отрезка на середины рисок объект–микрометра. 2. Указать в строчном редакторе реальную длину отрезка в нужных единицах измерения. 3. Выбрать единицы измерения в выпадающем списке слева от редактора. Для установки умолчательного масштаба: 1. Установить флажок ”Масштаб по умолчанию”. 2. Нажать кнопку ”Принять”. Для установки предустановленного масштаба: 1. Нажать кнопку ”Занести текущий масштаб в список”. 2. В появившемся окне ввести название масштаба, с которым он будет внесен в список, и нажать кнопку ”OK”. Если у вас уже есть изображения, то сделайте активным регистр с первым из них и запустите субъект «Измерение «Измерения параметров отпечатка» – откроется окно микротвёрдости». Если изображения ещё не сняты, то сделайте активным первый пустой регистр и запустите субъект "Измерение параметров отпечатка" – откроется окно Ввода видеоизображения. Произведите стандартные манипуляции для получения отпечатка на шлифе (отпечаток должен находится в центре поля зрения, если это не так, то необходимо произвести центрировку микротвердомера, см. паспорт микротвердомера). Затем щёлкните кнопку меню "SIAMS-600" или нажмите пробел, при этом изображение запишется в выбранный вами регистр и откроется окно Измерения микротвёрдости.

12

2. Измерение одного отпечатка Измерение размеров отпечатка может производится двумя способами: обжатие отпечатка линиями и оконтуривание отпечатка. Выбрать способ измерения можно с помощью двух верхних кнопок. При выборе режима "Обжатие отпечатка линиями" имеются четыре линии, две горизонтальных и две вертикальных. С помощью мышки необходимо установить линии так, чтобы они касались углов отпечатка. Для измерения в режиме "Оконтуривание отпечатка" установите указатель мышки на один из углов отпечатка и нажмите левую кнопку мыши, затем перейдите к следующему углу и опять нажмите, затем к третьему. Появился контур, повторяющий контур отпечатка. Вы можете отредактировать контур "хватая" его за углы, или удалить его, щёлкнув правой кнопкой мыши вне контура, и начать заново. Для более детального рассмотрения отпечатка можно изменять масштаб просмотра изображения (100%, 200%, 400%, 800%). Затем вам необходимо указать нагрузку (в граммах), с которой был получен данный отпечаток. Вы можете выбрать нагрузку из выпадающего списка или набрать её значение сами, в соответствующем окне.

Рис. 5. Основное окно «Измерение микротвёрдости»

13

Все кнопки имеют всплывающие подсказки. Чтобы их увидеть, наведите указатель мыши на нужную кнопку и подождите секунду - появится жёлтый прямоугольник с текстом подсказки. Первый ряд кнопок предназначен для выбора режима измерения. Первый режим – "Обжатие отпечатка линиями" выбирается с помощью кнопки . Второй режим – "Оконтуривание отпечатка" выбирается с помощью кнопки . Второй и третий ряд кнопок предназначены для выбора масштаба просмотра. Можно выбрать один из масштабов - 100, 200, 400 или 800%. Выбор производится с помощью кнопок . Ниже находится окно "Нагрузка", в котором необходимо установить значение массы гирьки (в граммах), с которой получен измеряемый отпечаток. Значение нагрузки можно выбрать из выпадающего списка (с помощью стрелок) или набрать с клавиатуры. Ниже располагаются измеряемые и рассчитываемые параметры - длины диагоналей, относительная разность диагоналей (∆), значение микротвёрдости при данном замере и количество проведённых замеров. Ниже расположены управляющие кнопки: - кнопка "Добавить измерение". Записывает результаты замера в память. После выполнения необходимого числа замеров заносит усреднённый результат в протокол. - кнопка "Провести измерение заново". Аналогична предыдущей кнопке, но записывает усреднённый результат не на новую позицию в протоколе, а переписывает значение микротвёрдости в выбранной строчке. - кнопка "Вызвать программу съёмки нового изображения". Вызывает окно Ввода изображения.

14

- кнопка "Перейти к следующему регистру". Переходит на следующий регистр. - кнопка "Показать протокол". Вызывает окно Протокола испытаний. - кнопка "Сохранить протокол". Сохраняет протокол испытаний в память. В самом низу окна находиться строка состояния. В ней показывается номер регистра, в котором находится обрабатываемое изображение, и координаты курсора. После проведения необходимого числа замеров на первом отпечатке или при нажатии на кнопку "Показать протокол", появляется окно Протокола испытаний (Рис. 6.).

Рис. 6. Окно «Протокол испытаний» В первом ряду находятся управляющие параметры: число замеров (N), шаг смещения по X (dx) в мкм, шаг смещения по Y (dy) в мкм. Значение этих параметров вы можете выбирать из выпадающего списка (с помощью лок) или набирать с клавиатуры.

15

Ниже находится сам протокол. N - номер измерения, dx смещение по X, dy - смещение по Y, HV - значение микротвёрдости. Значения смещения изменяются автоматически, в соответствии с заданным шагом. Если реальное смещение отличается от заданного, вы можете изменить значение вручную, набрав его с клавиатуры в соответствующей строке. Справа находятся управляющие кнопки. - кнопка "Очистить". Очищает протокол испытаний. - кнопка "Удалить указанный замер". Удаляет выделенную строчку из протокола. В дальнейшей статистической обработке эти данные участвовать не будут. - кнопка "Перейти к указанному тесту". Возвращается на регистр, в котором находится изображение отпечатка, относящееся к указанной строчке протокола. Замер каждого отпечатка необходимо проводить несколько раз (по умолчанию - три раза). Количество замеров вы можете установить: щёлкните кнопку "Показать протокол" и выберите параметр N с помощью стрелок редактора или наберите с клавиатуры в соответствующем окне. После того как контур или обжимающие прямые установлены в нужное положение, нажмите кнопку "Добавить измерение". Затем повторите замер необходимое количество раз. После того как нужное количество замеров проведено, появляется протокол испытания который показывает усреднённое значение твёрдости. 3. Измерение последующих отпечатков. Если у вас изображения уже находятся в регистрах, щелкните кнопку "Перейти к следующему регистру", если нет – кнопку "Вызвать программу съёмки нового изображения". Проведите измерения согласно пункту 2., и так далее до набора требуемого количества измерений.

16

4. Дополнительные возможности. Для того, чтобы производить анализ изменения микротвёрдости по глубине нужно задать шаг смещения по осям X или Y. Это делается в окне "Протокол испытаний", если его нет, щёлкните кнопку "Показать протокол". Задайте смещение по X (dx) или Y (dy) с помощью стрелок редактора или введите с клавиатуры в соответствующем окне. Значения смещения изменяются автоматически, в соответствии с заданным шагом. Если реальное смещение отличается от заданного, вы можете изменить значение вручную, набрав его с клавиатуры в соответствующей строке. 5. Редактирование протокола испытаний. Вы можете полностью очистить протокол, нажав кнопку "Очистить" в окне протокола (рис.6). Если какое-то значение микротвёрдости кажется вам сомнительным, вы можете удалить его, указав соответствующую строчку и нажав кнопку "Удалить указанный замер" в окне протокола. В этом случае данное значение микротвёрдости не будет участвовать в дальнейшей статистической обработке. Также вы можете вернуться на регистр, в котором находится изображение соответствующего отпечатка, нажав кнопку "Перейти к указанному тесту". Затем вы можете перемерить этот отпечаток заново - повторите пункт 2, только вместо кнопки "Добавить измерение" нужно всё время нажимать кнопку "Провести измерения заново" в окне Измерения микротвёрдости. В этом случае соответствующее значение микротвёрдости будет заменено на новое. 6. Подготовка отчёта. После того как нужное количество измерений набрано, щёлкните кнопку "Сохранить протокол". Если не была проведена очистка данных перед выполнением методики, то есть отчёт по испытаниям не был очищен, возникнет вопрос. Если вы ответите на него «да», то результаты вашего эксперимента будут добавлены к предыдущим данным (это необходимо в случае, если вы закрыли программу измерений, не доведя измерения до конца). Если же вы ответите «нет», старые данные будут удалены.

17

Теперь можно закрыть программу измерений. Запустите субъект "Обработка и вывод результатов", который производит обработку результатов по всем проанализированным полям зрения и выводит на экран таблицу результатов анализа. Параметр субъекта "Обработка и вывод результатов" – доверительная вероятность, с которой вычисляется доверительный интервал случайной погрешности определения значения микротвёрдости. Установленное значение – 0.95 (95%). При необходимости Вы можете изменить этот параметр. Значение параметра должно быть больше нуля и меньше единицы. Затем запустите субъект "Формирование отчета", который подготавливает отчет для просмотра, редакции и печати. Вы можете настроить увеличение, с которым в отчет будут вставлены изображения регистров анализатора. Для этого зайдите в настройку субъекта и в таблице "Запись регистров анализатора" против каждого из регистров в поле "x/dpi" проставьте нужное увеличение (целое число после буквы x). Настроив увеличения регистров, нажмите кнопку OK в окне настройки субъекта. Также вы можете указать файл для отчёта. Для этого зайдите в настройку субъекта и во всех окнах "Имя выходного файла" наберите путь и имя файла. Операция "Очистка данных" предназначена для сброса результатов выполнения методики. Порядок выполнения лабораторной работы

1. Изучить методическое руководство по работе. 2. Получить у преподавателя задание и разрешение на выполнение работы. 3. Произвести нанесение отпечатков на полученный образец. 4. Занести полученные отпечатки в анализатор изображений SIAMS-600. 5. Произвести измерения полученных отпечатков. 6. Распечатать отчет. 7. Заполнить отчет о проделанной работе. 18

Составление отчета

Отчет о проделанной работе должен содержать: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

ФИО и номер группы студента. Название лабораторной работы. Цель работы. Наименование и марка материала образцов. Результаты измерений. Три регистра с изображениями. Дата проведения лабораторной работы. Подписи студента и преподавателя. Контрольные вопросы по работе №1

1. Для чего предназначена система анализа изображений "SIAMS-600"? 2. Для чего производится установка масштаба? 3. Для чего необходимо указывать величину нагрузки?

19

3. Анализ микроструктуры стали и сплавов Для получения изображения микроструктуры сталей и сплавов используется металлографический микроскоп «Neophot 21». Общий вид микроскопа представлен на рис. 7.

Рис. 7. Общий вид микроскопа «Neophot 21». Рабочий стол состоит из тумбы с принадлежностями (300) и тумбы с электроблоками (400). На столе на металлическом основании (200) находится крупноформатное микрофотоустройство (500), инвертированный микроскоп (100), осветительное устройство (600) и согласующий тубус (700). Инвертированный микроскоп более подробно представлен на рис. 8 и 9. Составными частями микроскопа являются поворотный предметный столик (10), прямой бинокулярный тубус (19), универсальный иллюминатор (11). Для получения изображения производится настройка микроскопа на зеркале наружного покрытия.

20

Рис. 8. Инвертированный микроскоп. Вид справа.

Рис. 9. Инвертированный микроскоп. Вид слева.

21

На предметный столик необходимо положить исследуемый объект, выбрать с помощью рукоятки смены увеличений (5) желаемый масштаб изображения, улучшить вращением рукоятки точной фокусировки (16) резкость изображении объекта и совместить изображение края диафрагмы поля с краем поля зрения. На согласующий тубус прикрепляется фотокамера при помощи, которой полученное изображение переносится на вход платы видеозахвата.

Оцифрованное

изображение

обрабатывается

программой SIAMS-600 и доступно для наблюдения на дисплее монитора. Методика получения изображения 1. Подключить видеокамеру к фото-видео выходу микроскопа «Neophot 21». 2. Переключить фото-видео выход на видеокамеру и запустить на компьютере программу SIAMS-600. 3. Включить освещение микроскопа и с помощью регулировки резкости и диафрагмы настроить изображение в окулярах. 4. Выбрать необходимый объектив для обеспечения требуемого по ГОСТ увеличения. С помощью объект-микрометра настроить и установить соответствующий

масштаб (процедура установки

масштаба описана выше). 5. Подготовленный для исследования образец

(микрошлиф)

установить на предметный столик микроскопа. 6. Выбрать анализируемые поля изображения и записать их в регистры. Дальнейшие действия осуществлять согласно методикам описанным ниже.

22

Рис.10. Оптическая схема микроскопа отраженного света

23

Лабораторная работа №2 «Анализ величины зерна в сталях и сплавах» Цель работы: Определить величину зерна материала с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображения – SIAMS-600. Содержание работы 1. Получить изображение микроструктура металла. 2. Занести полученные структуры в анализатор изображений. 3. Произвести расчет величины зерна с помощью SIAMS-600. Материальное обеспечение 1. Металлографический микроскоп «Neophot 21». 2. Набор образцов. 3. Персональный компьютер класса IBM PC/AT операционной системой Microsoft Windows (98, Me). 4. Программа SIAMS-600.

с

Методические указания Определение величины зерна в сталях и сплавах производят согласно ГОСТ 5639-82. Методика находится в каталоге субъектов SIAMS600 – "Металлографические методики \ Зерно в сталях и сплавах \ Анализ величины зерна (ГОСТ 5639-82)". Эта методика по серии изображений определяет следующие параметры: • среднюю площадь зерна; • средний балл зерна в соответствие со стандартом; • границу случайной погрешности определения балла;

24

а также проводит проверку принадлежности средних баллов на индивидуальных полях зрения к нормальному распределению (при числе полей зрения >15). В отчет, кроме перечисленных параметров, попадают также • распределение средних баллов на полях зрения; • распределение долей баллов (гистограмма, высота столбика – доля площади, занятой зернами этого балла); • распределение зерен по размерам (гистограмма, высота столбика – относительное число зерен, попадающих в размерный класс); • 3 изображения, находящиеся в 1, 2 и 3-м регистрах панели изображений. Лабораторная работа выполняется в последовательности, аналогичной лабораторной работе №1. Выполнение методики 1. Запустить субъект "Инициализация методики" и ввести паспортные данные образца. Настроить стандарт, в соответствии с которым будет проводиться анализ. 2. Ввести изображения полей зрения в регистры Панели регистров. 3. Запустить для каждого изображения макрос "Обработка одного изображения". 4. Запустить субъект "Обработка и вывод результатов" 5. Запустить субъект "Формирование отчета". 6. Запустить субъект "Очистка данных". Этот субъект рекомендуется выполнять также перед первым этапом. При желании можно производить настройку методики. Пример настройки субъектов макроса "Обработка изображения \ Восстановление границ зерен": 1. Субъект "Локальное контрастирование" занимается проявлением неконтрастных, слабо протравленных фрагментов границ зерен. В том случае, когда границы зерен достаточно контрастны, и локальное контрастирование лишь подчеркивает текстуру травления, этот субъект следует деактивировать (а также предшествующий и последующий субъекты, инвертирующие изображение).

25

2. Субъект "Выделение сетки границ зерен" выделяет в бинарное изображение сетку границ зерен. Выполнить все предыдущие операции и зайти в настройку субъекта. Настроить диапазон сегментации, добиваясь наиболее полного выделения границ зерен. Следует избегать выделения связной текстуры (неровностей) на теле зерна, наличие отдельных (не очень больших) пятен допускается. Настроив диапазон, нажмите кнопку OK в окне настройки субъекта, а затем запустите его выполнение. 3. Субъект "Фильтрация мелких дефектов" удаляет со скелетизированного изображения сетки границ мелкий мусор: скелеты пор, ямок травления и т.п. Его параметр следует настраивать, если после его выполнения остается много мелкого мусора на теле зерна или, наоборот, пропадает много фрагментов границ. Выполнить все предыдущие операции и зайти в настройку субъекта. Скопировать изображение сетки границ в любой свободный регистр, затем поочередно заходите в настройку субъекта, настраивайте его параметр (порог текстуры) и запускайте выполнение субъекта до тех пор, пока результат его работы не станет удовлетворительным. Не забудьте восстанавливать изображение сетки границ из сохраненной копии. Рекомендуемые значения параметра – 5 - 40. Порядок выполнения лабораторной работы 4. Изучить методическое руководство по работе. 5. Получить у преподавателя задание и разрешение на выполнение работы. 6. Получить изображение структуры при помощи микроскопа. 7. Занести полученные изображения в анализатор SIAMS-600. 8. Произвести расчет величины зерен. 9. Распечатать отчет. 10. Заполнить отчет о проделанной работе.

26

Cоставление отчета Отчет о проведенной работе должен содержать: 1. ФИО и номер группы студента. 2. Название лабораторной работы. 3. Цель работы. 4. Наименование и марка материала образцов. 5. Результаты измерений. 6. Три регистра с изображениями. 7. Дата проведения лабораторной работы. 8. Подписи студента и преподавателя. Контрольные вопросы по работе №2 1. В каких регистрах должны находиться анализируемые изображения? 2. Для чего производится "Локальное контрастирование"? 3. Для чего выполняется "Фильтрация мелких дефектов"?

27

Лабораторная работа №3 «Анализ структурных и фазовых составляющих стали» Цель работы: Определить содержание перлита и феррита в стали с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображений – SIAMS-600. Содержание работы 1. Получить изображение микроструктура металла. 2. Занести полученные структуры в анализатор изображений. 3. Определить содержание перлита и феррита в стали с помощью SIAMS-600. Материальное обеспечение 1. Металлографический микроскоп «Neophot 21». 2. Набор образцов. 3. Персональный компьютер класса IBM PC/AT с операционной системой Microsoft Windows (98, Me). 4. Программа SIAMS-600. Методические указания Определение содержания феррита/перлита в стали по ГОСТ 8233-56. Методика находится в каталоге субъектов SIAMS-600 – "Металлографические методики \ Структурные / фазовые составляющие стали \ Содержание перлита/феррита (ГОСТ 823356)". Методика по серии изображений определяет следующие параметры: • средний балл ферритно-перлитной структуры стали (шкала 7 ГОСТ 8233-56); • границу случайной погрешности определения балла структуры;

28

а также проводит проверку принадлежности средних баллов на индивидуальных полях зрения к нормальному распределению (при числе полей зрения >15). В отчет, кроме перечисленных параметров, попадают также 3 изображения, находящиеся в 1, 2 и 3-м регистрах панели изображений. Лабораторная работа выполняется в последовательности, аналогичной лабораторной работе №1. Выполнение методики 1. Запустить субъект "Инициализация методики" и ввести паспортные данные образца. 2. Ввести изображения полей зрения в регистры Панели регистров. 3. Запустить для каждого изображения макрос "Обработка одного изображения". 4. Запустить субъект "Обработка и вывод результатов" 5. Запустить субъект "Формирование отчета". 6. Запустить субъект "Очистка данных". Этот субъект рекомендуется выполнять также перед первым этапом. При желании можно производить настройку методики. Пример настройки субъектов макроса "Обработка изображения": 1. Субъект "Выделение перлита и границ зерен" выделяет в бинарное изображение темные объекты: границы ферритовых зерен и перлитовые зерна. Настроить диапазон сегментации, добиваясь наиболее полного выделения зерен перлита. 2. Субъект "Открытие" удаляет с бинарного изображения фрагменты границ ферритовых зерен. Скопируйте изображение зерен перлита в любой свободный регистр, затем поочередно заходите в настройку субъекта, настраивайте его параметр (шаблон открытия) и запускайте выполнение субъекта до тех пор, пока результат его работы не станет удовлетворительным. Не забудьте восстанавливать изображение зерен перлита из сохраненной копии. Рекомендуемые значения параметра – круг 5-7.

29

3. Субъект "Фильтр мелких частиц" удаляет с изображения зерен перлита мелкий мусор: поры, остатки границ и т.п. Его параметр следует настраивать, если после его выполнения остается много мелкого мусора или, наоборот, пропадает часть зерен перлита. Выполнить все предыдущие операции. Скопировать изображение зерен перлита в любой свободный регистр, затем поочередно заходите в настройку субъекта, настраивайте его параметр (порог текстуры) и запускайте выполнение субъекта до тех пор, пока результат его работы не станет удовлетворительным. Не забудьте восстанавливать изображение сетки границ из сохраненной копии. Рекомендуемые значения параметра – 20-70. 4. Субъект "Обработка и вывод результатов" проводит статистическую обработку результатов анализа по всем полям зрения и генерирует таблицу результатов анализа. Параметр субъекта – доверительная вероятность, с которой вычисляется случайная погрешность определения балла. Установленное значение – 0.95 (95%). 5. Субъект "Формирование отчета" подготавливает отчет для просмотра, редакции и печати. Вы можете настроить увеличение, с которым в отчет будут вставлены изображения регистров анализатора. Для этого зайдите в настройку субъекта и в таблице "Запись регистров анализатора" против каждого из регистров в поле "x/dpi" проставьте нужное увеличение (целое число после буквы x). Настроив увеличения регистров, нажмите кнопку OK в окне настройки субъекта. Операция "Очистка данных" предназначена для сброса результатов выполнения методики. Порядок выполнения лабораторной работы 1. Изучить методическое руководство по работе. 2. Получить у преподавателя задание и разрешение на выполнение работы. 3. Получить изображение структуры при помощи микроскопа. 4. Занести полученные изображения в анализатор SIAMS-600. 5. Произвести расчет величин феррита и перлита. 6. Распечатать и заполнить отчет о проделанной работе.

30

Cоставление отчета Отчет о проведенной работе должен содержать: 1. ФИО и номер группы студента. 2. Название лабораторной работы. 3. Цель работы. 4. Наименование и марка материала образцов. 5. Результаты измерений. 6. Три регистра с изображениями. 7. Дата проведения лабораторной работы. 8. Подписи студента и преподавателя.

Контрольные вопросы по работе №3 1. Для чего необходимо определять содержание феррита/перлита в стали? 2. Для чего производится "Выделение перлита и границ зерен"? 3. Для чего выполняется "Фильтрация мелких частиц"?

31

Лабораторная работа №4 «Содержание неметаллических включений в сталях» Цель работы: Определение количества неметаллических включений в сталях с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображений – SIAMS-600. Содержание работы 1. Получить изображение микроструктура металла. 2. Занести полученные структуры в анализатор изображений. 3. Произвести расчет величины зерна с помощью SIAMS-600.

Материальное обеспечение 1. Металлографический микроскоп «Neophot 21». 2. Набор образцов. 3. Персональный компьютер класса IBM PC/AT операционной системой Microsoft Windows (98, Me). 4. Программа SIAMS-600.

с

Методические указания Анализ неметаллических включений в сталях производят согласно ГОСТ 1778-70. Методика находится в каталоге субъектов SIAMS600 – "Металлографические методики \ Анализ неметаллических включений в сталях \ По ГОСТ 1778-70, метод Ш". Эта методика по серии изображений определяет следующие параметры: • Балл для каждого вида включений: оксиды строчечные (ОС), оксиды точечные (ОТ), силикаты хрупкие (СХ), силикаты пластичные (СП), силикаты недеформирующиеся (СН), сульфиды (С), нитриды и карбонитриды строчечные (НС), нитриды и карбонитриды точечные (НТ), нитриды алюминия (НА) - по каждому полю и результирующий.

32

В отчет, кроме перечисленных параметров, попадают также 3 изображения, находящиеся в 1, 2 и 3-м регистрах панели изображений. Направление сульфидных включений (направление деформации) должно быть горизонтальным (относительно поля зрения камеры). Выполнение методики 1. Запустить субъект "Инициализация методики" и ввести паспортные данные образца. 2. Ввести изображения полей зрения в регистры Панели регистров. 3. Запустить макрос "Набор включений" 4. Запустить макрос "Обработка одного изображения" для каждого изображения. 5. Запустить субъект "Обработка и вывод результатов" 6. Запустить субъект "Формирование отчета". 7. Запустить субъект "Очистка данных". Этот субъект рекомендуется выполнять также перед первым этапом. При желании можно производить настройку методики. Пример настройки субъектов макроса «Набор включений». Макрос "Набор включений" исключает из анализа отсутствующие виды включений. Откройте папку макроса и деактивируйте пункты, относящиеся к имеющимся на вашем образце типам включений. Все остальные пункты должны быть активны. 1. Субъекты макроса "Обработка одного изображения" 2. Субъект "Выделение включений" выделяет в бинарное изображение все неметаллические включения. Выполните все предыдущие операции и зайдите в настройку субъекта. Настройте диапазон сегментации, добиваясь наиболее полного выделения включений. Обратите внимание, что включения сульфидов более светлые, чем остальные. Поэтому при настройке порогов сегментации следите за тем, чтобы не потерять сульфиды. Настроив диапазон, нажмите кнопку OK в окне настройки субъекта, а затем запустите его выполнение.

33

3. Субъект "Удаление вертикальных царапин" удаляет с бинарного изображения тонкие вертикальные объекты. Параметр субъекта "Удаление вертикальных царапин" определяет поперечный размер удаляемых объектов. Скопировать изображение включений в любой свободный регистр, затем поочередно заходите в настройку субъекта, настраивайте его параметр и запускайте выполнение субъекта до тех пор, пока результат его работы не станет удовлетворительным. Не забудьте восстанавливать изображение включений из сохраненной копии. Если на изображении вертикальные царапины отсутствуют, установите значение параметра – 0. Рекомендуемые значения параметра 0-3. 4. Субъект "Разделение включений по морфотипам" записывает в отдельный регистр маску каждого морфологического типа включений. В 9-й регистр маску случайных точечных включений, в 10-й маску строчечных включений, в 11-й маску пластичных (вытянутых) включений, в 12-й маску включений глобулярных. Девять типов включений подразделяются на 4 морфологических типа. К случайным точечным включениям относятся НА, НТ и ОТ. К строчечным включениям относятся НС, ОС и СХ. К пластичным включениям относятся СП и С. К глобулярным включениям относятся СН. Если на образце имеется несколько видов включений относящихся к одному морфологическому типу, то их необходимо разделять другими способами. 5. Субъект "Обработка и вывод результатов" производит обработку результатов по всем проанализированным полям зрения и выводит на экран таблицу результатов анализа. 6. Субъект "Формирование отчета" подготавливает отчет для просмотра, редакции и печати. Вы можете настроить увеличение, с

34

которым в отчет будут вставлены изображения регистров анализатора. Для этого зайдите в настройку субъекта и в таблице "Запись регистров анализатора" против каждого из регистров в поле "x/dpi" проставьте нужное увеличение (целое число после буквы x). Настроив увеличения регистров, нажмите кнопку OK в окне настройки субъекта. Операция "Очистка данных" предназначена для сброса результатов выполнения методики. Порядок выполнения лабораторной работы 1. Изучить методическое руководство по работе. 2. Получить у преподавателя задание и разрешение на выполнение работы. 3. Получить изображение структуры при помощи микроскопа. 4. Занести полученные изображения в анализатор SIAMS-600. 5. Произвести расчет количества неметаллических включений. 6. Распечатать и заполнить отчет о проделанной работе. Cоставление отчета

Отчет о проведенной работе должен содержать: 1. ФИО и номер группы студента. 2. Название лабораторной работы. 3. Цель работы. 4. Наименование и марка материала образцов. 5. Результаты измерений. 6. Три регистра с изображениями. 7. Дата проведения лабораторной работы. 8. Подписи студента и преподавателя. Контрольные вопросы по работе №4 1. Для чего необходимо определять содержание неметаллических включений в сталях? 2. Какие бывают виды неметаллических включений в сталях? 3. Что выполняет субъект "Разделение включений по морфотипам"?

35

Лабораторная работа №5 «Анализ величины зерна в алюминиевых сплавах» Цель работы: Определение величины зерна в алюминиевых сплавах с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображений – SIAMS-600. Содержание работы 1. Получить изображение микроструктура металла. 2. Занести полученные структуры в анализатор изображений. 3. Произвести расчет величины зерна с помощью SIAMS-600. Материальное обеспечение 1. Металлографический микроскоп «Neophot 21». 2. Набор образцов. 3. Персональный компьютер класса IBM PC/AT операционной системой Microsoft Windows (98, Me). 4. Программа SIAMS-600.

с

Методические указания Методика находится в каталоге субъектов SIAMS600 – "Металлографические методики \ Зерно в алюминии и алюминиевых сплавах". Эта методика позволяет определить по серии изображений следующие показатели: • величину зерна в алюминии для центра, 1/2R и периферии образца; • число зёрен на 1 см2 в алюминии для центра, 1/2R и периферии образца.

36

Выполнение методики 1. Запустить субъект "Инициализация методики" и ввести паспортные данные образца. 2. Ввести изображения полей зрения в регистры Панели регистров. 3. Запустить для каждого изображения макрос "Обработка одного изображения". 4. Запустить субъект "Обработка и вывод результатов" 5. Запустить субъект "Формирование отчета". 6. Запустить субъект "Очистка данных". Этот субъект рекомендуется выполнять также перед первым этапом. При желании можно производить настройку методики. Пример настройки субъектов макроса "Обработка изображения \ Восстановление границ зерен": 1. Субъект "Выделение сетки границ зерен" выделяет в бинарное изображение сетку границ зерен. Выполнить все предыдущие операции и зайти в настройку субъекта. Настроить диапазон сегментации, добиваясь наиболее полного выделения границ зерен. Следует избегать выделения связной текстуры (неровностей) на теле зерна, наличие отдельных (не очень больших) пятен допускается. Настроив диапазон, нажмите кнопку OK в окне настройки субъекта, а затем запустите его выполнение. 2. Субъект "Измерение числа зерен методом хорд" производит измерение средней хорды зерна методом случайных секущих. Параметр субъекта "Измерение числа зерен методом хорд" – число секущих. Рекомендуемое значение параметра 100200. 3. Субъект "Обработка и вывод результатов" производит обработку результатов по всем проанализированным полям зрения и выводит на экран таблицу результатов анализа. 4. Субъект "Формирование отчета" подготавливает отчет для просмотра, редакции и печати. Операция "Очистка данных" предназначена для сброса результатов выполнения методики.

37

Порядок выполнения лабораторной работы 1. Изучить методическое руководство по работе. 2. Получить у преподавателя задание и разрешение на выполнение работы. 3. Получить изображение структуры при помощи микроскопа. 4. Занести полученные изображения в анализатор SIAMS-600. 5. Произвести расчет величины зерна в сплаве. 6. Распечатать отчет. 7. Заполнить отчет о проделанной работе.

Cоставление отчета Отчет о проведенной работе должен содержать: 1. ФИО и номер группы студента. 2. Название лабораторной работы. 3. Цель работы. 4. Наименование и марка материала образцов. 5. Результаты измерений. 6. Три регистра с изображениями. 7. Дата проведения лабораторной работы. 8. Подписи студента и преподавателя.

Контрольные вопросы по работе №5 1. Какие данные вводятся при инициализации методики? 2. Для чего выполняется "Выделение сетки границ зерен"? 3. Каковы параметры субъекта "Измерение числа зерен методом хорд"?

38

Лабораторная работа №6 «Анализ гранулометрического состава пор» Цель работы: Определение гранулометрического состава пор с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображений – SIAMS-600. Содержание работы 1. Получить изображение микроструктура металла. 2. Занести полученные структуры в анализатор изображений. 3. Произвести расчет гранулометрического состава пор с помощью SIAMS-600. Материальное обеспечение 1. Металлографический микроскоп «Neophot 21». 2. Набор образцов. 3. Персональный компьютер класса IBM PC/AT операционной системой Microsoft Windows (98, Me). 4. Программа SIAMS-600.

с

Методические указания Методика находится в каталоге субъектов SIAMS600 "Металлографические методики \ Анализ гранулометрического состава пор". Данная методика позволяет определить по серии изображений: • объемную долю пор; • распределение размеров пор. • погрешность определения доли пор при заданном уровне доверительной вероятности. В отчет, кроме перечисленных параметров, попадает также изображение из текущего регистра панели изображений.

39

Выполнение методики 1. Запустить субъект "Инициализация методики" и ввести паспортные данные образца. 2. Ввести изображения полей зрения в регистры Панели регистров. 3. Запустить для каждого изображения макрос "Обработка одного изображения". 4. Запустить субъект "Обработка и вывод результатов". 5. Запустить субъект "Формирование отчета". 6. Запустить субъект "Очистка данных". Этот субъект рекомендуется выполнять также перед первым этапом. При желании можно произвести настройку методики. Пример настройки субъектов макроса "Обработка изображения": 1. Субъект "Выделение пор" выделяет в бинарное изображение все темные объекты – поры. Выполните все предыдущие операции и зайдите в настройку субъекта. Настройте диапазон сегментации, добиваясь наиболее полного выделения пор. Настроив диапазон, нажмите кнопку OK в окне настройки субъекта, а затем запустите его выполнение. 2. Субъект "Выметание мелких дефектов" удаляет с изображения пор мелкие частицы. Его параметр следует настраивать, если после его выполнения остается много мелкого мусора (не поры) или, наоборот, пропадает часть пор. Выполните все предыдущие операции. Скопируйте изображение пор в любой свободный регистр, затем поочередно заходите в настройку субъекта, настраивайте его параметр (шаблон текстуры) и запускайте выполнение субъекта до тех пор, пока результат его работы не станет удовлетворительным. Не забывайте восстанавливать изображение пор из сохраненной копии. Рекомендуемые значения параметра – круг 3 - круг 7.

40

3. Субъект "Удаление пор, размером менее ..." – предназначен для удаления с изображения мелких пор, размер которых меньше установленного. Параметр операции – максимальный размер удаляемой поры; все поры, имеющие меньший средний диаметр будут удалены. Если нет необходимости удалять мелкие поры, то субъект можно деактивировать (для этого в меню субъекта выберите пункт "Деактивировать"). 4. Субъект "Обработка и вывод результатов" производит обработку результатов по всем проанализированным полям зрения и выводит на экран таблицу результатов анализа, а также гистограмму распределения размеров пор. Параметр субъекта "Обработка и вывод результатов" – доверительная вероятность, с которой вычисляется случайная погрешность определения доли пор. Установленное значение – 0.95 (95%). При необходимости Вы можете изменить этот параметр. Значение параметра должно быть больше нуля и меньше единицы. 5. Субъект "Формирование отчета" подготавливает отчет для просмотра, редакции и печати. Вы можете настроить увеличение, с которым в отчет будет вставлено изображение регистра анализатора. Для этого зайдите в настройку субъекта и в таблице "Запись регистров анализатора" поле "x/dpi" поставьте нужное увеличение (целое число после буквы x). Настроив увеличение регистра, нажмите кнопку OK в окне настройки субъекта. Операция "Очистка данных" предназначена для сброса результатов выполнения методики. Порядок выполнения лабораторной работы 1. Изучить методическое руководство по работе. 2. Получить у преподавателя задание и разрешение на выполнение работы. 3. Получить изображение структуры при помощи микроскопа.

41

4. 5. 6. 7.

Занести полученные изображения в анализатор SIAMS-600. Произвести расчет гранулометрического состава пор. Распечатать отчет. Заполнить отчет о проделанной работе.

Cоставление отчета Отчет о проведенной работе должен содержать: 1. ФИО и номер группы студента. 2. Название лабораторной работы. 3. Цель работы. 4. Наименование и марка материала образцов. 5. Результаты измерений. 6. Три регистра с изображениями. 7. Дата проведения лабораторной работы. 8. Подписи студента и преподавателя.

Контрольные вопросы по работе №6 1. Для чего необходим анализ пористости? 2. Состав субъектов макроса "Обработка изображения"? 3. Для чего предназначен субъект "Выметание мелких дефектов"?

42

Лабораторная работа №7 «Определение глубины обезуглероженного слоя» Цель работы: Определение глубины обезуглероженного слоя с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображений – SIAMS-600. Содержание работы 1. Получить изображение микроструктура металла. 2. Занести полученные структуры в анализатор изображений. 3. Произвести расчет глубины обезуглероженного слоя с помощью SIAMS-600. Материальное обеспечение 1. Металлографический микроскоп «Neophot 21». 2. Набор образцов. 3. Персональный компьютер класса IBM PC/AT операционной системой Microsoft Windows (98, Me). 4. Программа SIAMS-600.

с

Методические указания Методика определения глубины обезуглероженого слоя (ГОСТ 1763-68) Методика находится в каталоге субъектов SIAMS-600 "Металлографические методики \ Определение глубины слоя обезуглероживания (ГОСТ 1763-68)". Эта методика позволяет определить по серии изображений следующие параметры: • максимальную, среднюю глубину слоя обезуглероживания. • число обработанных изображений (полей зрения); • изображение из текущего регистра панели изображений. Структура образца должна быть ориентирована горизонтально (относительно поля зрения камеры).

43

Выполнение методики 1. Ввести изображения полей зрения с внешних устройств. Проследите, чтобы изображения не занимали 14, 15 и 16 регистры Панели регистров. Проследите также, чтобы на исходном изображении области "фон" - "слой" - "матрица" находились в порядке сверху вниз, а линии раздела областей располагались горизонтально. 2. Запустить операцию "Инициализация методики" и ввести паспортные данные образца. 3. Запустить макрос "Обработка одного изображения". 4. Повторять шаг 4 до набора требуемого количества полей. 5. Выполнить операцию "Обработка и вывод результатов". 6. Выполнить операцию "Формирование отчета". 7. Выполнить операцию "Очистка данных". Рекомендуется выполнять эту операцию также перед выполнением операции "Инициализация методики". При желании можно производить настройку методики. Пример настройки субъектов макроса "Обработка изображения" предназначен для обработки одного изображения и включает в себя: 1. Макрос "Выделение слоя" предназначен для выделения области покрытия. Бинарное изображение покрытия помещается в 16-ый регистр Панели регистров. Порог выделения покрытия настраивается в операции "Выделение покрытия". 2. Макрос " Исключение фона" предназначен для выделения фона на исходном изображении и удалении его с бинарного изображения покрытия. Бинарное изображение фона помещается в 14-ый регистр Панели регистров. Порог выделения фона настраивается в операции "Выделение фона". 3. Макрос " Измерение глубины слоя" выполняет измерение глубины слоя обезуглероживания методом секущих.

44

Порядок выполнения лабораторной работы 1. Изучить методическое руководство по работе. 2. Получить у преподавателя задание и разрешение на выполнение работы. 3. Получить изображение структуры при помощи микроскопа. 4. Занести полученные изображения в анализатор SIAMS-600. 5. Произвести расчет глубины обезуглероженного слоя. 6. Распечатать отчет. 7. Заполнить отчет о проделанной работе.

Составление отчета Отчет о проведенной работе должен содержать: 1. ФИО и номер группы студента. 2. Название лабораторной работы. 3. Цель работы. 4. Наименование и марка материала образцов. 5. Результаты измерений. 6. Три регистра с изображениями. 7. Дата проведения лабораторной работы. 8. Подписи студента и преподавателя.

Контрольные вопросы по работе №7 1. Каковы требования к ориентации образца? 2. Для чего предназначен макрос " Исключение фона"? 3. Каким методом производится измерение обезуглероживания?

45

слоя

Лабораторная работа №8 «Определение глубины азотированного слоя» Цель работы: Определение глубины азотированного слоя с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображений – SIAMS-600. Содержание работы 1. Получить изображение микроструктура металла. 2. Занести полученные структуры в анализатор изображений. 3. Произвести расчет глубины азотированного слоя с помощью SIAMS-600. Материальное обеспечение 1. Металлографический микроскоп «Neophot 21». 2. Набор образцов. 3. Персональный компьютер класса IBМ PC/AT операционной системой Microsoft Windows (98, Me). 4. Программа SIAMS-600.

с

Методические указания Методика находится в каталоге субъектов SIAMS-600 “Металлографические методики \ Определение глубины азотированного слоя ”. Эта методика позволяет определить по серии изображений следующие параметры: • максимальную, минимальную, среднюю глубину слоя; • распределение значений глубины слоя. В отчет, кроме перечисленных параметров, попадают также: • число обработанных изображений (полей зрения); • допустимый диапазон значений глубины слоя; • изображение из текущего регистра панели изображений. Структура образца должна быть ориентирована горизонтально (относительно поля зрения камеры).

46

Выполнение методики 1. Ввести изображения полей зрения с внешних устройств. Проследите, чтобы изображения не занимали 14, 15 и 16 регистры Панели регистров. Проследите также, чтобы на исходном изображении области “фон” - “покрытие” - “матрица” находились в порядке сверху вниз, а линии раздела областей располагались горизонтально. 2. Запустить операцию “Инициализация методики” и ввести паспортные данные образца. 3. Выполнить операцию “ Настройка допустимого диапазона”. 4. Запустить макрос “Обработка одного изображения”. 5. Повторять шаг 4 до набора требуемого количества полей. 6. Выполнить операцию “Обработка и вывод результатов”. 7. Выполнить операцию “Формирование отчета”. 8. Выполнить операцию “Очистка данных”. Рекомендуется выполнять эту операцию также перед выполнением операции “Инициализация методики”. При желании можно произвести настройку методики. Пример настройки субъектов макроса “Обработка изображения” предназначен для обработки одного изображения и включает в себя: 1. Макрос “ Выделение покрытия” предназначен для выделения области покрытия. Бинарное изображение покрытия помещается в 16-ый регистр Панели регистров. Порог выделения покрытия настраивается в операции “Выделение покрытия”. 2. Макрос “Исключение фона” предназначен для выделения фона на исходном изображении и удалении его с бинарного изображения покрытия. Бинарное изображение фона помещается в 14-ый регистр Панели регистров. Порог выделения фона настраивается в операции “Выделение фона”. 3. Макрос “Исключение матрицы” предназначен для выделения матрицы на исходном изображении и удалении её с

47

бинарного изображения покрытия. Бинарное изображение матрицы помещается в 15-ый регистр Панели регистров. Порог выделения матрицы настраивается в операции “Выделение матрицы”. 4. Макрос “Измерение глубины покрытия” выполняет измерение глубины покрытия (слоя) методом секущих. Операция “Очистка данных” предназначена для сброса результатов выполнения методики. Порядок выполнения лабораторной работы 1. Изучить методическое руководство по работе. 2. Получить у преподавателя задание и разрешение на выполнение работы. 3. Получить изображение структуры при помощи микроскопа. 4. Занести полученные изображения в анализатор SIAMS-600. 5. Произвести расчет глубины азотированного слоя. 6. Распечатать отчет. 7. Заполнить отчет о проделанной работе. Составление отчета

Отчет о проведенной работе должен содержать: 1. ФИО и номер группы студента. 2. Название лабораторной работы. 3. Цель работы. 4. Наименование и марка материала образцов. 5. Результаты измерений. 6. Три регистра с изображениями. 7. Дата проведения лабораторной работы. 8. Подписи студента и преподавателя. Контрольные вопросы по работе №8 1. Каковы требования к последовательности расположения слоев? 2. Для чего предназначен макрос “Выделение покрытия”? 3. В какой регистр помещается бинарное изображение покрытия ?

48

Список литературы 1. Д. Брандон, В. Каплан, «Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля», Техносфера, Москва, 2004 г. 2. Р.И.Малинина и др. «Практическая металлография» Интермет Инжиниринг, Москва, 2004 г. 3. Б.Г.Лившиц «Металлография» Металлургия, Москва, 1990 г. 4. «СИАМС-600» Руководство пользователя. Екатеринбург, 2001 г.

49

Приложения. Примеры выполнения отчетов по лабораторным работам

50

Приложение 1. Работу выполнил студент группы: А-31

Петров Александр Семенович

Лабораторная работа №1. ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ Цель работы: Измерить микротвердость материала с помощью микротвердомера ПМТ-3М и промышленной системы обработки и анализа изображения – SIAMS-600. Наименование образца Марка материала

Образец 1 Д16

Результаты анализа образца Число измерений Среднее значение микротвердости, ед. Минимальное значение микротвердости, ед. Максимальное значение микротвердости, ед. СКО значений микротвердости, ед. Границы погрешности (при доверительной вероятности p=0.95) Нормальное распределение

3 545.1 544.1 547.0 1.4 4.159 --

Протокол измерений N 1 2 3

dx 0.0 0.0 0.0

dy 0.0 0.0 0.0

HV 547.0 544.1 544.1

Изображения, x repMagn

Вывод: Дата ___________ Выполнил _________________ (подпись)

Проверил________________ (подпись)

51

Приложение 2. Работу выполнил студент группы: А-31

Петров Александр Семенович

Лабораторная работа №2. АНАЛИЗ ВЕЛИЧИНЫ ЗЕРНА В СТАЛЯХ И СПЛАВАХ Цель работы: Определить величину зерна материала с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображения – SIAMS-600. Наименование образца Марка стали Стандарт

Образец 1 У8 ГОСТ 5639 Результаты анализа образца Число проанализированных полей 3 Контролируемая площадь, мм2 0.007 Средняя площадь зерна, мкм2 3 Средний балл 15 Границы погрешности (при доверительной 0.255 вероятности P=0.95) Нормальное распределение -Распределение долей баллов, Распределение зерен по размерам, взвешенная гранулометрия натуральная гранулометрия 100

f,%

f,% 20

80 60

15

40

10

20

5

0 -3

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

11

0

13 Балл

Параметры распределения Средний балл Балл по наибольшей доле Минимальный балл Максимальный балл СКО

0

14.0 14 13 14 0.0

1

2

3

4

D,мкм

Параметры распределения размеров зерен Минимальный размер зерна, мкм 1 Максимальный размер зерна, мкм 5 Средний размер зерна, мкм 2 СКО распределения, мкм 0.5

Изображения, x repMagn

Вывод: Дата ___________ Выполнил _________________ (подпись)

Проверил________________ (подпись)

52

Приложение 3. Работу выполнил студент группы: А-31

Петров Александр Семенович

Лабораторная работа №3. СТРУКТУРНЫЕ И ФАЗОВЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ СТАЛИ Цель работы: Определить содержание перлита и феррита в стали с помощью металлографического микроскопа «Neophot 21» и промышленной системы обработки и анализа изображений – SIAMS-600. Наименование образца Марка стали Стандарт

Образец 1 У8 ГОСТ 8233

Результаты анализа образца Число проанализированных полей Контролируемая площадь, мм2 Доля перлита, % Погрешность определения доли перлита, % Доля феррита, % Погрешность определения доли феррита, % Соотношение перлита и феррита, балл Границы погрешности (при p= 0.95) Нормальное распределение

3 0.008 55 3.6 45 9.2 5.7 0.273 --

Изображения, x repMagn

Вывод:

Дата ___________ Выполнил _________________ (подпись)

Проверил________________ (подпись)

53