金属组织结晶粒度分析中的工业标准和定量评估
各种金属材料会因热处理等导致其金属组织和机械性质会发生变化。正确评估材料需要根据工业标准精确分析结晶粒度。
下面我们将为您介绍解决结晶粒度分析时的目视比较课题，自动计算符合工业标准的粒度编号的4K数码显微系统应用案例。
金属材料的机械性质和结晶粒度
广泛用于汽车、基础设施设备、建筑物、电机/电子元件等众多领域及产品的金属材料。其种类多种多样，对于不同的用途及目的，需要选择合适的材料。以汽车的车体和发动机部件为例，对所使用金属材料机械性质的要求有很大不同。此外，除了铁、铝等纯金属和合金这种金属材料的种类之外，掌握因热处理等而变化的金属组织和机械性质也很重要。
金属组织是一种“多晶体”，具有由许多“结晶粒”构成的晶体结构。在结晶粒与结晶粒之间存在原子排布混乱的区域，其边界就是“晶粒边界”。
即使是同样的金属、合金，结晶粒也会因热处理等而根据原子的生长排列成特定的图案，形成不同于处理前的晶粒边界。随着结晶粒的粒度（结晶粒度）变化，机械性质也会发生变化。因此，根据热处理等而变化的材料结晶粒度是评估机械性质的重要因素。
基于结晶粒度分析的金属组织评估方法
通过分析金属组织的结晶粒度，可以检测并评估金属材料是否具有目标机械性质。一般会准备金属组织的样品，使用金相显微镜进行调查结晶粒度和结晶粒分布的“粒度分析”。
分析结晶粒度的标准分为许多种。例如在美国，按照ASTM E112-13“Standard Test Methods for Determining Average Grain Size”的标准实施。
多数情况下，结晶粒的分析通过“比较法”实施目视检测。一般根据以下方法推测或特定结晶粒度。
- 使用标准图的目视比较
- 通过目视比较显微镜放大的金属组织样品和“标准图”，推测结晶粒度的粒度编号。
- 使用光罩的目视比较
- 在金相显微镜上使用插入粒度图案图像的“目镜用光罩”，让放大后的样品和标准图同时进入视野，然后进行目视比较。
- “粒度”和“粒径”是什么
- 表示结晶粒的大小时，除了“粒度”之外，有时也使用“粒径”。一般情况下，“粒度”用工业标准的标准图中的“粒度编号”来表示。而“粒径”则用结晶粒的直径来表示。
据说结晶粒的粒度越大（粒径越小），就越有可能是机械性质优异的金属材料。
结晶粒度分析中的课题
使用金相显微镜进行比较的粒度分析存在下述课题。
- 因为使用标准图和光罩的粒度分析是目视比较，所以检测对熟练度有一定要求。此外，观测的人不同，分析结果也有所偏差，无法进行定量评估。
- 在金相显微镜上安装相机时，只会保存金属组织的图像。因此会存在无法获取同时拍摄目镜用光罩图像的比较图像、无法记录用金属组织的哪个交点进行了比较和分析的问题。
- 书面记录分析结果或者输入到计算机中需要花费人力和时间，同时也存在因输入错误而造成错误评估的风险。
基于结晶粒度测量的粒度分析定量化、高效化
解决使用金相显微镜进行粒度分析时的各种课题，不论检测人员熟练度如何均能轻松操作，能够正确分析、测量和定量评估结晶粒度的，正是基恩士超高精细4K数码显微系统“VHX系列”。
“VHX系列”采用高分辨率HR镜头、4K CMOS和特别设计的观察、测量系统。除了基于高分辨率4K图像的高精细放大图像之外，还浓缩了高精度2D/3D测量，以及自动计算符合工业标准的粒度编号的“结晶粒度测量”等金属组织粒度分析所需的功能，是一款先进的数码显微系统。
此外，通过多次在现场听取意见，还同时实现了能够直观操作的用户界面，以及不要求使用者熟练度的简单操作。
下面将介绍“VHX系列”在结晶粒度分析、测量、定量评估中的应用案例。
基于结晶粒度测量功能，符合工业标准的定量评估
4K数码显微系统“VHX系列”能够通过高分辨率的放大图像自动计算符合“ASTM E1382”等工业标准的“粒度编号”。还可以从“交点数”和“补充结晶粒数”中选择适合金属材料的测量方法。
在目视比较中，当结晶粒的大小不是很确定应该属于哪个粒度编号时，评估结果会因人而异。
但是，“VHX系列”可以通过准确的测量定量导出粒度编号。
不易受到金属组织样品研磨状态的影响
在树脂包埋样品的研磨面存在塌角等观察面不平的情况下，显微镜受限于景深，只能进行局部对焦。
4K数码显微系统“VHX系列”配备了“实时深度合成”功能，即使是表面倾斜或凹凸不平的树脂包埋样品，也能快速获取对整个样品观察面全幅对焦的高分辨率图像。
可轻松获取大视野、高分辨率图像
过去，即使能以高倍率、高分辨率进行拍摄，但由于视野狭窄，很难分辨出是样品的哪一部分，导致作业效率低下。
4K数码显微系统“VHX系列”的“图像拼接功能”只需按下按钮即可自动控制载物台并连续拍摄。高速且图像无偏移地拼接视野，可实现最大50000 × 50000像素的图像拼接。倍率、分辨率保持不变，以鸟瞰图实现高效观察。
从金属组织观察到粒度分析，仅用1台设备即可完成
除了上文中介绍的功能外，超高精细4K数码显微系统“VHX系列”还配备了许多有助于观察、分析、检测金属材料的功能。
兼具多功能性与简单的操作性，不受金属表面特有的光反射影响的“消除光晕”功能，以及只需选择放大图像即可进行次微米级高精度测量的2D/3D测量等。
此外，“VHX系列”还可以安装Excel，配备了在各个模板中自动输入放大图像和测量值等的“报告功能”。一系列的作业仅用1台显微系统即可快速轻松地完成，因此能够大幅提高作业效率。
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