MetalBlog

Blogul experților în metalurgie

Măsurarea conținutului de ferită prin analiza imaginii într-un oțel.

Analiza imaginii este din ce în ce mai utilizată în metalografie pentru numărarea particulelor (grafit în fontă etc.) sau măsurarea ratei de fază. Într-adevăr, analiza imaginii economisește mult timp. Rezultatele trebuie încă să fie fiabile. Am comparat rezultatele unei rate de fază (ferită) pe probe de oțel prin analiza imaginii comparativ cu aceeași numărare prin metoda rețelei punctului de referință (ASTM E562).

Metoda experimentală utilizată

Obiectivul a fost determinarea nivelului de ferită utilizând instrumentul de analiză a imaginii software-ului Olympus Stream utilizând etapa motorizată a LIS (Laborator pentru "Investigații Structurale) a CTIF. Pentru a valida această metodă, rezultatele obținute au fost comparate cu cele obținute prin numărarea manuală pe grile de puncte (conform standardului ASTM E562) pe probe care fuseseră subiectul unui articol anterior privind optimizarea atacului chimic (tipul de reactiv, timpul de atac) asupra rezultatelor măsurării nivelului de ferită.

Importanța atacului chimic

Pentru a putea efectua corect analiza imaginii, atacul chimic trebuie să evidențieze cu un contrast suficient de clar fazele prezente. Într-adevăr, contrastul poate fi suficient pentru ochiul uman, dar mai greu de perceput de către software, acesta distingând doar nuanțele de gri. Prin urmare, este de preferat ca atacul să nu dezvăluie nuanțe de culoare în aceeași fază.

Probele analizate

Probele studiate sunt un oțel auteno-feritic presupus a avea 70% ferită (eșantion 20.569), un oțel austeno-feritic presupus a avea 5% ferită (scara 2019.124), un oțel ferito-perlitic presupus a avea 25% ferită (eșantion. Ac003) și în cele din urmă un oțel ferito-martensic care ar trebui să aibă 2% ferită (scara 2019.780).

Pregătirea probelor înainte de analiza imaginii

Pe un eșantion corect lustruit, se efectuează un atac chimic care dezvăluie în mod clar microstructura. Probele 20.569 și 2019.124 au fost gravate cu reactiv Murakami timp de 1 minut. Proba Ac003 a fost gravată cu 4% Nital timp de 40 de secunde. În cele din urmă, eșantionul 2019.780 a fost atacat la Kalling timp de 2 minute. Eșantionul 2019.780 nu a fost luat în considerare pentru a compara rezultatele. Într-adevăr, microstructura sa cuprinzând un nivel scăzut de ferită și o structură martensitică prea nuanțată, detectarea fazei feritice nu este posibilă fără pragul unui procent de martensită în plus față de ferită.

Lo măsurare a ratei de fază

Analizele sunt efectuate pe imagini alb-negru. Pentru proba Ac003, măsurătorile au fost efectuate pe 12 câmpuri cu mărire X100. Rata medie a feritei pe 12 câmpuri este de 23,8%. Pentru eșantionul 2019.124, numărul câmpurilor a fost de 19, cu o mărire de X 100. Nivelul mediu de ferită pe 19 câmpuri este de 4,4%. În cele din urmă, pentru eșantionul 20.569, măsurătorile au fost efectuate pe 30 de câmpuri cu o mărire de X 500. Media ratei de ferită pe 30 de câmpuri este de 70,4%.

Compararea numărării după grila de puncte și prin analiza imaginii

Pentru a valida metoda de determinare a ratei de fază prin analiza imaginii, am comparat rezultatele obținute cu cele obținute prin numărarea prin grilă a punctelor conform standardului ASTM E562 (metoda de referință). Rezultatele sunt foarte similare, cu o variație a măsurării feritei de 0,1% până la 0,8% maxim. De asemenea, trebuie remarcat faptul că deviația standard măsurată prin analiza imaginii este mai mică (cu aproximativ jumătate) decât cu numărarea după grila de puncte.

Evoluția analizei imaginilor

În cele din urmă, ar trebui să subliniem că analiza imaginilor prin morfologia matematică, care oferă în prezent rezultate foarte eficiente, va fi din ce în ce mai provocată de analiza imaginilor de către Deep Learning, unul dintre domeniile inteligenței artificiale în plină dezvoltare. Învățarea profundă, însă, necesită o bază de imagini de învățare adesea foarte substanțială, ceea ce nu este cazul pentru analiza imaginii prin morfologie matematică.

Concluzii

Rezultatele sunt consistente pentru toate probele testate. Analizatorul de imagini este un instrument puternic pentru măsurarea fazelor unei structuri dacă contrastul dintre ele este bine stăpânit. Analiza imaginii poate da rezultate foarte apropiate de valorile teoretice. Comparativ cu determinarea ratei de fază prin numărare manuală, analiza imaginii economisește timp prețios și capacitatea de a estima procentul fiecărei faze în orice zonă a eșantionului. Cu toate acestea, analiza fazei prin analiza imaginii necesită o pregătire excelentă a probei pentru a disocia în mod clar fiecare fază. Stăpânirea lustruirii și a atacurilor chimice sunt esențiale. Metalograful, pe baza experienței sale, poate recurge la procesarea imaginilor pentru a spori contrastul.