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定量金相

------涵盖的内容有哪些？

 

“定量金相”一词出现在标准中，只有《GB/T 15749-2008 定量金相测定方法》。从标准内容看，标准中的定量金相的概念是很狭小的，仅仅涉及“各类合金显微组织中物相体积百分数的测定”。不过，现实生活中，定量金相概念的涉猎范围可以很广的。

 

朱峰在《金相分析系统在金相定量分析中的应用》（材料研究与应用，2007，第1卷，第4 期）中涉及的最广：测定显微组织含量（钢中石墨碳的面积含量、奥氏体不锈钢中α相的面积含量）；测定晶粒度；测定电镀层、脱碳层及渗碳层的厚度；钢中非金属夹杂物的评级，等等。这基本上是说，只要是通过显微镜观察，或者显微组织照片获得某项具体、量化的数据，就算是定量金相工作。

 

秦国友在《定量金相学在材料科学中的应用》（机械，62年创刊，1985年06期）中说：

定量金相方法在合金相变动力学研究中的应用实例，如钢铁材料C-曲线的测定，铸铁固态石墨化动力学研究，合金晶粒或第二相粒子长大动力学分析，再结晶动力学以及珠光体球化动力学的研究等。

（秦国友，男, 1938年10月生，重庆大学材料系。1961年毕业于西安交通大学金属材料及热处理专业。副教授，从事金相分析，参加的MAS-1型图像定量分析系统获1992年国家教委科技进步奖三等奖。著有《定量金相》，成都：四川科学技术出版社，1987年10月。）

   

陈贤芬在《体视定量金相技术简介》（上海金属，1983年2月，第5卷，第1期）中提及的有：间距测量（粒子间距测量、层片间距测定）、晶粒度测定、多相合金中各组成相相对量的测定。

 

王东林在《定量金相》（国外舰船技术(材料类) 1983年 11期 ）中说：定量金相是在二维平面(试样抛光平面或分析表面)上对显微组织作一定的几何测量,然后推算出三维空间中显微组织量值的方法。定量金相研究的基本方法是几何测量与统计分析。其定量描述的数学基础是体视学、拓扑概念和数理统计。目前进行定量金相分析工作的方法有两种:(1)用肉眼观察作几何测量,再进行计算分析的手工方法。(2)采用配置在金相显微镜或电子显微镜上的各种定量图像分析附件以及高分辨的全自动图像分析仪。

 

美国ASM手册中在定义“定量金相”（quantitative metallography）时说：Determination of specific characteristics of a microstructure by quantitative measurements of micrographs or metallographic images. Quantities so measured include volume concentration of phases, grain size, particle size, mean free path between like particles or secondary phases, and surface-area-tovolume ratio of microconstituents, particles, or grains^[5].（显微照片或金相图像定量测量测定一个微观的具体特点。总量测量，包括相体积浓度，粒度，粒径，平均自由路径样颗粒或中学阶段之间，表面积tovolume微量颗粒，或谷物的比例。）

 

G.F. Vander Voort在《ntroduction to Quantitative Metallography》^[6]中提到的关键点有：

相的比例（Phase Proportions；ASTM E 562Standard Test Method for Determining Volume Fraction by Systematic Manual Point Count-用系统的人工逐点计数法测定体积因数的试验方法、 ISO 9042；ASTM E 1245 Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysis-用自动图象分析测定包括钢和其它金属的含量）、晶粒度（Grain Size；ASTM E 112Standard Test Methods for Determining Average Grain Size-测定平均粒径的试验方法、ASTM E 1382Standard Test Methods for Determining Average Grain Size Using Semiautomatic and Automatic Image Analysis-应用半自动和自动图像分析确定平均晶粒尺寸的标准操作规程）、间距（Spacings）（The spacing between second-phase particles, such as carbides or inclusions in steels or between intermetallic particles in aluminum alloys, can affect mechanical properties and formability. A special case is the interlamellar spacing of pearlite in high carbon steels (like rail steel) where refinement of the spacing improves both strength and toughness. 如碳化物或夹杂物在钢或铝合金金属间化合物颗粒之间，第二相粒子之间的间距可以影响的力学性能和成形性。一个特殊情况是高碳钢珠光体的层间距（如轨钢）细化的间距，提高强度和韧性。）

标准计量学技术  standard metrology techniques，对应：case depth, plating thickness, or particle size

计量学类型  metrology type measurements，对应：case depths, decarburization or plating/coating thickness

体视学  Stereology，对应：quantify matrix microstructures

 

    国内，在网络上检索的话，可以看到的一些资料：

[1]  http://baike.baidu.com/view/180744.htm 定量分析

定性分析与定量分析的关系

　　定性分析与定量分析应该是统一的，相互补充的；定性分析是定量分析的基本前提，没有定性的定量是一种盲目的、毫无价值的定量；定量分析使定性分析更加科学、准确，它可以促使定性分析得出广泛而深入的结论。

　　定量分析是依据统计数据，建立数学模型，并用数学模型计算出分析对象的各项指标及其数值的一种方法。

　　定性分析则是主要凭分析者的直觉、经验，凭分析对象过去和现在的延续状况及最新的信息资料，对分析对象的性质、特点、发展变化规律作出判断的一种方法。相比而言，前一种方法更加科学，但需要较高深的数学知识，而后一种方法虽然较为粗糙，但在数据资料不够充分或分析者数学基础较为薄弱时比较适用，更适合于一般的投资者与经济工作者。但是必须指出，两种分析方法对数学知识的要求虽然有高有低，但并不能就此把定性分析与定量分析截然划分开来。事实上，现代定性分析方法同样要采用数学工具进行计算，而定量分析则必须建立在定性预测基础上，二者相辅相成，定性是定量的依据，定量是定性的具体化，二者结合起来灵活运用才能取得最佳效果。

不同的分析方法各有其不同的特点与性能，但是都具有一个共同之处，即它们一般都是通过比较对照来分析问题和说明问题的。正是通过对各种指标的比较或不同时期同一指标的对照才反映出数量的多少、质量的优劣、效率的高低、消耗的大小、发展速度的快慢等等，才能作为鉴别、下判断提供确凿有据的信息。

 

[2]  http://baike.baidu.com/view/3825060.htm

quantitative metallography technique

在金相分析中对显微组织的特征参数做几何学测定，研究组织和性能定量关系的分析技术。

 

[3]  http://www.hudong.com/wiki/定量金相技术

定量金相技术是指在金相观测中对金相组织进行几何学定量测定的技术（见金相学），也称立体金相。为了研究金属材料的金相组织和性能的定量关系，常需将检验面上二维空间的组织参数，依立体几何和体视学原理换算成三维空间参数进行分析。1938年美国材料试验协会制定ASTM-E八级晶粒度标准，定量金相技术就开始应用于金属材料的检验和研究。60年代，由于可自动测量的定量金相显微镜的制成和体视学的应用，金相定量测定的技术得到进一步发展和推广。在金属和合金组织的各种形态参数的测量中，应用定量金相技术来测定第二相体积分数、第二相尺寸、质点间距、对有方向性组织的取向程度、比相界面、近邻率、连续性等。有比较法和测量法两类。

 

    在Wikipedia上，可以看到的内容：http://en.wikipedia.org/wiki/Metallography

 

Quantitative metallography

A number of techniques exist to quantitatively analyze metallographic specimens. These techniques are valuable in the research and production of all metals and alloys and non-metallic or composite materials.

Microstructural quantification is performed on a prepared, two-dimensional plane through the three-dimensional part or component. Measurements may involve simple metrology techniques, e.g., the measurement of the thickness of a surface coating, or the apparent diameter of a discrete second-phase particle, (for example, spheroidal graphite in ductile iron). Measurement may also require application of stereology to assess matrix and second-phase structures. Stereology is the field of taking 0-, 1- or 2-dimensional measurements on the two-dimensional sectioning plane and estimating the amount, size, shape or distribution of the microstructure in three dimensions. These measurements may be made using manual procedures with the aid of templates overlaying the microstructure, or with automated image analyzers. In all cases, adequate sampling must be made to obtain a proper statistical basis for the measurement. Efforts to eliminate bias are required.

An image of the microstructures of ductile iron.

Some of the most basic measurements include determination of the volume fraction of a phase or constituent, measurement of the grain size in polycrystalline metals and alloys, measurement of the size and size distribution of particles, assessment of the shape of particles, and spacing between particles.

Standards organizations, including ASTM International's Committee E-4 on Metallography and some other national and international organizations, have developed standard test methods describing how to characterize microstructures quantitatively.

For example, the amount of a phase or constituent, that is, its volume fraction, is defined in ASTM E 562; manual grain size measurements are described in ASTM E 112 (equiaxed grain structures with a single size distribution) and E 1182 (specimens with a bi-modal grain size distribution); while ASTM E 1382 describes how any grain size type or condition can be measured using image analysis methods. Characterization of nonmetallic inclusions using standard charts is described in ASTM E 45 (historically, E 45 covered only manual chart methods and an image analysis method for making such chart measurements was described in ASTM E 1122. The image analysis methods are currently being incorporated into E 45). A stereological method for characterizing discrete second-phase particles, such as nonmetallic inclusions, carbides, graphite, etc., is presented in ASTM E 1245.

References

"Metallographic and Materialographic Specimen Preparation, Light Microscopy, Image Analysis and Hardness Testing", Kay Geels in collaboration with Struers A/S, ASTM International 2006. (说明：网络有免费下载的地址，唯一的一个？)

Metallography and Microstructures, Vol. 9, ASM Handbook, ASM International, Materials Park, OH, 2005.

Metallography: Principles and Practice, G.F. Vander Voort, ASM International, Materials Park, OH, 1999.

Vol. 03.01 of the ASTM Standards covers standards devoted to metallography (and mechanical property testing)

G. Petzow, Metallographic Etching, 2nd Ed., ASM International, 1999.

Metalog Guide, L. Bjerregaard, K. Geels, B. Ottesen, M. Rückert, Struers A/S, Copenhagen, Denmark, 2000.

 

个人赞同的是，应用包括：间距测量、晶粒度测定以及多相合金中各组成相相对量的测定[7]。

 

参考资料：

[1]  GB/T 6394-2002，金属平均晶粒度测定方法[S]．

[2]  YB/T 5148-1993，金属平均晶粒度测定方法[S]．

[3]  GB/T 15749-1995，定量金相手工测定方法[S]．

[4]  GB/T 15749-2008，定量金相测定方法[S]．

[5]  ASM Handbook Committee．ASM Handbook Volume 9:Metallography and Microstructures [M]．Materials Park：ASM International，2004．

[6]  Introduction to Quantitative Metallography：http://www.buehler-asia.com/brochure/apps_support-tech-notes_vol1_issue5.pdf

[7]  陈贤芬．体视定量金相技术简介[J]．上海金属，1983，5（1）：67-75．