Результаты использования метода идентификации графитовых включений и определения их размерно-топологических параметров. Определение формы графитовых включений в микроструктуру чугуна через фрактальную размерность и лакунарность исследуемого включения.
Аннотация к работе
Фрактальный анализ микроструктур графитизированных чугуновФорма графитовых включений определена через фрактальную размерность исследуемого включения, а распределение - через лакунарность. При применении метода для анализа изображений различных по структуре и способу получения чугунов установлена хорошая адекватность результатов и наблюдаемых микроструктур. The dimensional-topological parameters of a structure such as size, shape, quantity and distribution characterizing a graphite phase in cast iron exert a significant influence upon material properties. The use of results of such an analysis does not allow creating adequate simulators for the estimation of correlation of structure and properties.Существует два основных подхода к описанию размерно-топологических параметров структуры: через безразмерные факторы формы или измерение контура включений. Соценко [13] предложил использовать, помимо безразмерного фактора формы, измерение контура для определения компактности включений: где Fo - площадь круга, описанного вокруг включения. На базе этого метода им были разработаны эталонные шкалы, содержащие разнообразные модификации форм графитовых включений, присутствующих в чугунах. Салтыков предложил использовать обобщенный фактор формы, учитывающий долю каждой из форм графита [14]: где Ф - фактор формы включений графита (для графита шаровидной формы Ф = 1, вермикулярной - Ф = 0,2…0,5, в зависимости от расположения его колоний и их размеров); qi - объемная доля графита каждой из форм в структуре чугуна. Индекс графита рассчитывается как отношение суммы максимальных размеров ai i-х включений графита к длине L произвольной секущей, их пересекающей: В современных условиях, когда все большее распространение получают различные аналитические компьютеризированные комплексы, предназначенные для металлографических исследований, задача идентификации включений на изображениях микроструктуры решается с помощью специализированного программного обеспечения.Примеры использования фрактального анализа для идентификации графитовых включений в чугунах различных марок представлены на рис. Они имеют утолщенную форму и гораздо более протяженные размеры, чем включения второй ступени. Включения, попавшие в разрез плоскости шлифа продольными, отличаются более крупными размерами и компактной формой. В структуре преобладает компактная форма графитовых включений, относящаяся к четвертой ступени шкалы компактности. Количество графитовой фазы в чугуне вычисляется из отношения количества черных пикселей (Сгр), которые характеризуют содержание графитовой фазы, наблюдаемой в плоскости нетравленого шлифа, к общему количеству пикселей изображения (Сиз): Размер графитовых включений оценивается по отношению суммы площадей графитовых включений (Fi) к общему числу включений (n), сегментированных на изображении микроструктуры: Формула позволяет определить показатель, характеризующий среднюю площадь графитовых включений в пикселях.Итак, с использованием метода фрактального анализа изображений решена задача вычисления размерно-топологических параметров графитовой фазы.