Page 37 - 理化检验-物理分册2021年第十二期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202112005


              MATLAB            软件在铁路车轮钢组织定量分析中的应用







                                     刘吉华, 李星皓, 于丕桀, 李永健, 何成刚, 李 鹏


                                             ( 五邑大学 轨道交通学院, 江门 529020 )
                    摘 要: 首先采用传统定量金相方法完成两种新型铁路车轮钢中先共析铁素体占比的计算, 然
                 后采用 MATLAB软件对车轮钢组织的 SEM 图进行灰度处理, 观察到其灰度直方图为单峰分布。
                 结合车轮钢组织 SEM 图的灰度直方图特点, 提出了一种适合于车轮钢组织 SEM 图分割的改进三
                 角形算法, 算法主要思想为: 连接灰度直方图波形中波峰最大值和左侧最小值形成线段, 作垂直于
                 该线段并与波形相交距离最长的垂线, 垂线与直方图波形交点所对应的阈值即为选取的图像分割
                 阈值。与传统定量金相分析方法结果相比, 该方法具有较好的精确度, 计算效率高, 可以为计算铁
                 路车轮钢中先共析铁素体相 - 珠光体相的组织比例提供借鉴。

                    关键词: 车轮钢; 定量金相分析; 三角形算法; 图像分割

                    中图分类号: O481.1   文献标志码: A   文章编号: 1001-4012 ( 2021 ) 12-0021-07

                        A pp licationofMATLABSoftwareinQ uantitativeAnal y sisof

                                        StructureofRailwa yWheelSteel

                                                                                 ,
                                 LIUJihua , LIXin g hao , YUPi j ie , LIYon gj ian , HEChen gg an g LIPen g

                                  ( SchoolofRailTransit , Wu y iUniversit y , Jian g men529020 , China )


                     Abstract : Firstl y , thetraditional q uantitativemetallo g ra p hicmethodwasusedtocalculatethe p ro p ortionof

                p roeutectoidferriteintwonewrailwa ywheelsteel.Secondl y , the g re y treatmentfortheSEMima g eofthewheel

                steelstructurewascarriedoutb yusin gMATLABsoftware.Itwasobservedthattheg ra y scalehisto g ram wasa

                sin g le p eakdistribution.Afterwardsanim p rovedtrian g leal g orithmforse g mentationofSEMima g eofwheelsteel

                structurewas p ro p osedbasedonthecharacteristicsof g ra y histo g ram.Themainideaoftheal g orithmisasfollows :

                alinese g mentcouldbeac q uiredb y connectin g themaximumvalueofthewavecrestandtheminimumvalueonthe

                leftsideofthe g ra y histo g ram waveform , thenaverticallinetotheac q uiredlinese g mentwouldbemadeandthe

                intersectiondistancetothewaveformshouldbethelon g est.Furthermore , theultimateintersectionp ointbetween

                theverticallineandthehisto g ramwaveformwouldbeselectedastheima g ese g mentationthreshold.Com p aredwith

                theresultsoftraditional q uantitativemetallo g ra p hicanal y sismethod , thismethodhadbetteraccurac yandhi g her

                calculationefficienc y , whichcanp rovidereferenceforcalculatin gthep ro p ortionofp roeutectoidferritep haseand

                p earlite p haseinrailwa ywheelsteel.


                     Ke y words : wheelsteel ; q uantitativemetallo g ra p hicanal y sis ; trian g leal g orithm ; ima g ese g mentation
                                                                 轮轨系统作为铁路运输的一个关键系统, 其服役
                                                               性能的优劣直接关系车辆的运行安全和舒适性, 而轮
                收稿日期: 2021-01-11

                项目 基 金: 广 东 省 基 础 与 应 用 基 础 研 究 基 金 项 目 ( 2019
                                                               轨材料的服役性能与其内部的微观组织结构密切相
            A1515110807 ); 广 东 省 教 育 厅 青 年 创 新 人 才 项 目
            ( 2018KQNCX271 );江 门 市 基 础 理 论 科 学 研 究 类 计 划 项 目   关。大量的研究表明         [ 1-4 ] , 随着车轮钢中珠光体含量
            ( 2019JC01016 、 2019JC01025 )                      的增加和晶粒增大, 先共析铁素体含量减少, 材料的
                作者简介: 刘吉华( 1988- ), 男, 讲师, 主要从事轮轨摩擦学方面         强度和硬度均随之增大, 珠光体 - 铁素体车轮钢中珠
            的研究
                                                               光体和先共析铁素体的占比显著影响车轮材料的性

                通信作者: 李 鹏( 1985- ), 男, 讲师, 主要从事图像处理方面的
                                                               能。因此通过对车轮钢中珠光体和先共析铁素体的
            研究, w y i0714l p @163.com
                                                                                                         2 1
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