顆粒分布均勻性定量金相分析方法（二）

二.實驗與討論

　　為了實驗間數據的比對，我們把上述四種計算方法（網格計數法、截距法、面積法、區域法），按數理統計的概念把它們統一起來，有利于相互間比較：

　　根據式（5），完全分布均勻的顆粒，其均勻度 U=1（100%），其它，U＜1。

　　在實際操作中，為充分體現樣品的實際情況和檢測精度，要有一定數量的分析視域。

以下均按式（5）計算。

1.易切削鋼硫化物均勻度測定

　　易切削鋼硫化物在基體空間的分布狀態對其切削性能有很大影響，本工作分別用網格計數法和面積法對同一張金相照片進行了硫化物分布均勻性的測定（圖3）。照片均勻地被分割成9個網格區，對硫化物計數時采用中心坐標值。考慮到硫化物在邊緣區會被網格線一分為二，影響計數的準確性，對每一網格區，凡在右下角和網格線相碰的硫化物不計數，而轉入右下角網格區計數。但有可能造成有的硫化物中心坐標在上一區而轉入下一區，這對于整張照片來講，每個網格區是同等的。面積法利用灰度等級選定硫化物面積。

　　測定結果見表一，第一行為硫化物個數，第二行為每個網格區硫化物的面積百分數。表格的位置和圖3中被分割的區一一對應。按式(5)把表1數據代入，結果如下：

　　網格計數法： 均勻度=78.8% ;  面積法：　　 均勻度=77.2%

　　兩者評定結果相近：

　　網格計數法簡單易行，缺點是不能反映顆粒間距離的影響，對于有規則偏聚的顆粒，無法作出正確的分析。另外，網格區的分割也要注意，尤其分析面總顆粒數不是很大時。在一個網格區內，它不能對均勻度作出判定。根據統計規律，網格區分割越多，相對精度也高一些，但增加了計算量。

　　面積法考慮了顆粒大小的影響，它和網格計數法在原理分析上是一樣的。

2.石墨顆粒均勻度測定

　　我們對圖1的石墨顆粒均勻度用四種方法（區域法、面積法、計數法、截距法）進行測定，結果如下：區域法： 均勻度=52%  面積法： 均勻度=84.5% 　計數法：均勻度=86.8%　 截距法:  均勻度=36% （9×7網格）；　 34%（14×11網格）

　　從以上結果看，面積法和計數法均勻度相近，而區域法計算結果和另外兩種方法相差較大。區域法我們是對石墨顆粒Dirichiet區進行面積計算，圖4是對圖1隱去石墨顆粒后的Dirichiet區，它清楚地反映了各石墨顆粒在基體分布中所占據面積的大小。圖5是Dirichiet區面積分布直方圖，面積單位為像素點，它分布的均勻度確實不是很高。正如我們在上節所提出的那樣，面積法和計數法不能很好地反映顆粒間距離的影響，而區域法對顆粒間距較敏感，每個Dirichiet區的分割，和顆粒間相互位置關系很大，其分布均勻性能較好地反映顆粒間的相互位置關系。另外我們注意到，區域法中Dirichiet區在分析面邊緣有一定程度的影響，如果我們在分析計算時不予考慮，均勻度可能會有所改變。對圖2均勻分布顆粒的模擬金相圖，區域法算出的均勻度為97%，它反映了人工制作均勻分布顆粒模擬金相圖時，顆粒分布肉眼不能區分的細微差異，若采用計數法和面積法，這種細微差異就難以反映。

　　在這四種方法中,截距法的評定值最小,前一數據是9×7網格測得的截距計算的結果（圖6），截距數35個，后一數據是14×11網格測得計算的結果（圖7）, 截距數77個，兩者相差不是很大。我們這里不列出每個顆粒間具體的截距值。一般來說，網格越多，截的顆粒也多，精度也較高，尤其顆粒較為稀疏情況下。和區域法一樣，截距法對顆粒的間距較敏感，它們的差別在于截距法是縱橫方向一維線上分布的分析, 區域法是二維面上分布的分析。

三.結論

　　討論和分析了現有顆粒分布均勻性評定的定量金相部分分析方法。歸納和建立了統一的，現有定量金相可操作的計算式。由于理論上、技術上和方法上的原因，目前尚無公認的最優分析方法，也無可依的金相評定標準。在作顆粒分布均勻性評定時，我們可采用多種分析計算方法，以便對顆粒分布均勻性進行綜合評估。每種檢驗法，它的側重面（表征顆粒分布均勻性的特征量）各不相同，因而對均勻性的評定值存有差異。我們作測定時，應說明采用的分析法和特征量。根據我們的實驗分析，區域法更合理些。