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STAHL-EISEN-Prüfblätter (SEP) des Stahlinstituts VDEh September 2018

09/2

018

© Stahlinstitut VDEh, Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf

Mikroskopische Prüfung von Automatenstählen auf sulfidische nichtmetallische Einschlüsse mit Bildreihen

Microscopic examination of sulfide non-metallic inclusions in free-cutting steels using standard pictures

SEP1572

2. Ausgabe2nd Edition

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Stahlinstitut VDEh

Die deutsche Version dieses Stahl-Eisen-Prüfblattes ist verbindlich.

Inhalt

1 Anwendungsbereich und Zweck

2 Normative Verweise

3 Begriffe3.1 Allgemeine Begriffe3.2 Parameter3.3 Bildanalyseparameter3.4 Bildrichtreihe3.5 Klassen3.6 Definition der Teilchenklassen

4 Prüfumfang

5 Probenahme und Schliffvorbereitung5.1 Probenahme5.2 Schliffvorbereitung

6 Durchführung der Prüfung6.1 Bildanalytische Prüfung6.2 Manuelle Prüfung6.3 Erweiterte und reduzierte Prüfung

7 Prüfbericht

8 Literaturhinweise

Anhang A: Anmerkungen zur bildanalytischen Auswertung (informativ)

Anhang B: Protokollblattbeispiel (informativ)

Anhang C: Dokumentation des VDEh JavaTools (informativ)

The German version of this Stahl-Eisen-Prüfblatt shall be taken as authoritative. No guarantee can be given with respect to the English version.

Content

1 Scope and purpose

2 Normative references

3 Terms3.1 General terms3.2 Parameters3.3 Image analysis parameters3.4 Standard pictures3.5 Classes3.6 Definition of the particle classification

4 Scope of testing

5 Sampling and specimen preparation5.1 Sampling5.2 Specimen preparation

6 Testing procedure6.1 Image analysis test6.2 Manual test6.3 Extended and reduced test

7 Test report

8 References

Annex A: Notes on evaluation of image analysis (informative)

Annex B: Example of a test report sheet (informative)

Annex C: Documentation of VDEh Java tool (informative)

Entwurf

Seite 2, SEP 1572


1 Scope and purpose

This test specification describes the testing of sulfide particles on the cutting sample. It applies to free-cutting steels but can also be applied to other steel grades by agreement (e. g. steels with controlled sulfur content). The testing can be car-ried out manually using standard pictures or au-tomatically by image analysis systems. The clas-sifications follow a mathematical system in order to minimise the difference between manual and automatic evaluation. This system was chosen in such a way that it is in good agreement with the standard pictures of SEP 1572:1971. Since statistical parameters of the sulfide distribution can be determined by image analysis in contrast to the manual evaluation, a simple Java image analysis tool can be obtained free of charge from Steel Institute VDEh.

This test specification applies to semi-finished products and finished long and flat products. An application for forgings with a non-linear fiber profile must be agreed separately between the customer and the supplier. Scope of the test, sampling and evaluation require a separate specification in this case.

Neither the determination of acceptance limits nor statements on the desired type of formation of the sulfide particles with regard to the machin-ing behaviour are part of this test specification.

2 Normative references

This test specification does not refer normatively to other test specifications.

3 Terms

The following terms shall apply to the application of this document.

3.1 General terms

3.1.1 Particle

basic unit for the evaluation, for this test specifi-cation limited to sulfides with a length of at least 3 μm (3.2.1) and a width of at least 2 μm (3.2.2)

3.1.2 Test area A, mm2

area to be evaluated on the polished surface of the sample

1 Anwendungsbereich und Zweck

In dieser Prüfvorschrift wird die Prüfung von Sul-fidteilchen an der Schliffprobe beschrieben. Sie gilt für Automatenstähle, kann aber nach Vereinbarung auch auf andere Stahlgüten (z. B. mit einem gere-gelten Schwefelgehalt) angewendet werden. Die Prüfung kann manuell mittels Richtreihe oder auto-matisiert mit Hilfe von Bildanalysesystemen erfol-gen. Um den Unterschied zwischen manueller und automatischer Auswertung zu minimieren, folgen die Einstufungen einer mathematischen Systematik. Diese Systematik wurde so gewählt, dass sie mit der Richtreihe des SEP 1572:1971 eine gute Über-einstimmung aufweist. Da mit der Bildanalyse im Gegensatz zur manuellen Auswertung statistische Parameter der Sulfidverteilung bestimmt werden können, kann ein einfaches Java-Bildanalysetool beim Stahlinstitut VDEh kostenfrei bezogen werden.

Dieses Prüfblatt gilt für Halbzeug und fertige Lang- und Flacherzeugnisse. Eine Anwendung für Schmiedestücke mit nicht geradlinigem Fa-serverlauf muss gesondert zwischen Kunde und Lieferant vereinbart werden. Prüfumfang, Probe-nahme und Auswertung bedürfen in diesem Fall einer gesonderten Festlegung.

Weder die Festlegung von Grenzwerten noch Aussagen zur erwünschten Ausbildungsform der sulfidischen Teilchen im Hinblick auf das Zerspanungsverhalten sind Bestandteil dieser Prüfvorschrift.

2 Normative Verweise

Dieses Prüfblatt verweist nicht normativ auf an-dere Prüfvorschriften.

3 Begriffe

Für die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe.

3.1 Allgemeine Begriffe

3.1.1 Teilchen

Grundeinheit für die Auswertung, für dieses Prüfblatt auf Sulfide beschränkt, die mindes-tens 3 µm Länge (3.2.1) und 2 µm Breite (3.2.2) aufweisen

3.1.2 Messfläche A, mm2

auf der polierten Oberfläche der Probe auszu-wertende Fläche

Entwurf

SEP 1572, Seite 3


3.1.3 Field of view FOV, mm2

defined area for the individual classification, in the case of manual evaluation a square of 0.71 mm x 0.71 mm, in the case of image analysis the single image of the microscope camera which must not be less than 0.71 mm in the main di-rection of deformation and the area of which is at least 0.5 mm2

3.2 Parameters

3.2.1 Length l, µm

maximum feret diameter of the particle (see Figure 1a)

3.2.2 Width b, µm

minimum feret diameter of the particle (see Figure 1b)

3.2.3 Aspect ratio s,

ratio of length to width (l/b)

3.2.4 Area a, µm2

two-dimensional extent of the particle, calcu-lated by the sum of all pixel areas belonging to the particle

Note 1 to entry: Area determination is not part of the manual evaluation.

3.3 Image analysis parameters

3.3.1 Threshold g,

number indicating up to which gray value the image analysis counts a pixel as sulfide

3.3.2 Calibration factor K, µm/pixel

conversion factor for calculating the physical dimension on the sample surface from a cam-era pixel

3.1.3 Blickfeld FOV, mm2

festgelegte Fläche für die Einzelklassierung, bei manueller Auswertung ein Quadrat von 0.71 mm x 0.71 mm, bei der Bildanalyse das Einzelbild der Mikroskopkamera, welches in der Haupt-verformungsrichtung 0.71 mm nicht unterschrei-ten darf und dessen Fläche mindestens 0.5 mm2 beträgt

3.2 Parameter

3.2.1 Länge l, µm

maximaler Feretdurchmesser des Teilchens (sie-he Bild 1a)

3.2.2 Breite b, µm

minimaler Feretdurchmesser des Teilchens (sie-he Bild 1b)

3.2.3 Streckungsgrad s,

Verhältnis von Länge zu Breite (l/b)

3.2.4 Fläche a, µm2

zweidimensionale Ausdehnung des Teilchens, berechnet durch die Summe aller zum Teilchen gehörigen Pixelflächen

Anmerkung 1 zum Begriff: Bei der manuellen Auswer-tung ist eine Flächenbestimmung nicht vorgesehen.

3.3 Bildanalyseparameter

3.3.1 Schwellwert g,

Zahl, die angibt, bis zu welchem Grauwert die Bildanalyse ein Pixel als Sulfid zählt

3.3.2 Kalibrationsfaktor K, µm/Pixel

Umrechnungsfaktor, womit aus einem Kamera-pixel die physikalische Dimension auf der Pro-benfläche errechnet wird

Bild 1a: Beispiel für den maximalen Feretdurch-messer eines TeilchensFigure 1a: Example for the maximum feret dia-meter of a particle

Bild 1b: Beispiel für den minimalen Feretdurch-messer eines TeilchensFigure 1b: Example for the minimum feret dia-meter of a particle

Entwurf

Seite 4, SEP 1572


Bild 2: Bildrichtreihe SEP 1572Figure 2: Standard pictures SEP 1572

Entwurf

SEP 1572, Seite 5


3.4 Standard pictures

The standard picture chart included in this test specification comprises in its reduced form twelve individual images which are arranged vertically in three “columns” and horizontally in four “rows” (see Figure 2). These are synthetically generated im-ages which contain only particles that correspond to the represented particle class according to 3.5.

The series of images can be expanded by a col-umn 0, a row 0 and rows 5 and higher according to the underlying mathematical principles.

These mathematical principles were chosen in such a way that the chart is in good agreement with the chart of SEP 1572:1971. Since the latter is based on the real images of the picture chart developed by H. Diergarten, which naturally al-ways contain particles of different characteris-tics, the agreement can only be approximated.

3.5 Classes

3.5.1 Column index k,

number from 0 to 3 (reduced 1 to 3), indicating which standard picture chart column a particle belongs to according to Table 1

3.5.2 Row index z,

number from 0 to 7 (reduced 1 to 4), indicating which standard picture chart row a particle be-longs to according to formula (5a) and formula (5b)

3.6 Definition of the particle classification

Particles are classified using the width b and the aspect ratio s. The classification is given by the column index and the row index, and noted k.z. The columns of the standard picture chart are determined using three auxiliary lines g1, g2 and g3 in the s-b space:

3.4 Bildrichtreihe

Die diesem Prüfblatt beigegebene Bildreihentafel umfasst in ihrer reduzierten Form zwölf Einzelbilder, die senkrecht in drei „Kolonnen“ und waagrecht in vier „Zeilen“ angeordnet sind (siehe Bild 2). Es han-delt sich um synthetisch generierte Bilder, welche nur Teilchen enthalten, die gemäß 3.5 der repräsen-tierten Teilchenklasse entsprechen.

Die Bildrichtreihe kann ihren mathematischen Gesetzmäßigkeiten entsprechend um eine Ko-lonne 0, eine Zeile 0 und Zeilen 5 und höher erweitert werden.

Die mathematischen Gesetzmäßigkeiten wur-den so gewählt, dass die Bildrichtreihe mit der Richtreihe des SEP 1572:1971 eine gute Über-einstimmung aufweist. Da letztere auf den rea-len Bildern der von H. Diergarten entwickelten Richtreihe basiert, welche naturgemäß immer Teilchen verschiedener Ausprägung enthalten, kann die Übereinstimmung jedoch nur angenä-hert werden.

3.5 Klassen

3.5.1 Kolonnenkennzahl k,

Zahl von 0 bis 3 (reduziert 1 bis 3), welche die Zugehörigkeit gemäß Tabelle 1 eines Teilchens zu einer Kolonne der Richtreihe angibt

3.5.2 Zeilenkennzahl z,

Zahl von 0 bis 7 (reduziert 1 bis 4), welche die Zugehörigkeit gemäß Formel (5a) und Formel (5b) eines Teilchens zu einer Zeile der Richtrei-he angibt

3.6 Definition der Teilchenklassen

Zur Klassierung der Teilchen werden die Breite b und der Streckungsgrad s hinzugezogen. Ange-geben wird die Klassierung über die Kolonnen-kennzahl und die Zeilenkennzahl, geschrieben k.z. Die Kolonnen der Richtreihe werden mit drei Hilfsgeraden g1, g2 und g3 im s-b-Raum bestimmt:

g b s1

1

11

15

110: − − = 1)

g b s2

8

5

18

50: − + = 2)

g b s3

25

48 0: − + = 3)

Entwurf

Seite 6, SEP 1572


The rows are determined by the auxiliary vari-able C:

A particle with known C belongs to the row z if

For the row z = 0, the condition is modified:

The row classes are based on a surface dou-bling of the particles. To improve compatibility with SEP 1572: 1971 the centre and scale of the hyperbola were adjusted.

4 Scope of testing

The agreements on the scope of testing shall be specified in the relevant delivery terms. Two samples are generally to be taken per heat and lot.

The test area to be evaluated shall be at least 100 mm² per section for dimensions ≥ 10 mm. In the case of thin dimensions (< 10 mm) the total test area of all sections shall not be less than 200 mm². As far as possible, the test area should be the same size for each sample.

For samples with a high sulfide content (e.g. free-cutting steels) the test area per section can be reduced by mutual agreement.

Note 1: The representativeness of the test decreases with a decreasing number of samples, so that no fewer than two samples should be taken per heat.

Die Zeilen werden mit der Hilfsgrösse C be-stimmt:

Ein Teilchen mit gegebenem C gehört zur Zeile z, wenn

Für die Zeile z = 0 gilt der Sonderfall:

Die Zeilenklassen sind an eine Flächenverdop-pelung der Teilchen angelehnt. Im Zuge der Kompatibilität zum SEP 1572:1971 wurden Mittelpunkt und Skalierung der Hyperbel ange-passt.

4 Prüfumfang

Die Vereinbarungen über den Prüfumfang sind in den betreffenden Lieferbedingungen festzule-gen. Im Allgemeinen sind je Schmelze und Los zwei Proben zu entnehmen.

Bei Abmessungen ≥ 10 mm beträgt die aus-zuwertende Prüffläche mindestens 100 mm² je Schliff. Bei dünnen Abmessungen (< 10 mm) darf die Gesamtprüffläche aller Schliffe 200 mm² nicht unterschreiten. Die Prüffläche sollte von Probe zu Probe möglichst gleich groß sein.

Bei Proben mit hohem Sulfidanteil (z. B. Auto-matenstähle) kann die Prüffläche pro Schliff bei gegenseitiger Vereinbarung reduziert werden.

Anmerkung 1: Mit sinkender Probenzahl sinkt die Re-präsentanz der Prüfung, weswegen pro Schmelze nicht weniger als zwei Proben genommen werden sollten.

C b s= − +( ) .2 7 5 4)

2 6 2 61z zC− ≤ < 5a)

0 2 6≤ <C z 5b)

g1 g2 g3

Zusatzbedingungadditional condition

k

<0 <0 <0 b ≥ 2 µm 0

≥0 <0 <0 1

≥0 ≥0 <0 2

≥0 ≥0 ≥0 s ≥ 1 3

Tabelle 1: Bestimmung der Kolonnenkennzahl kTable 1: Determination of the column index k

Entwurf

SEP 1572, Seite 7


5 Sampling and specimen preparation

5.1 Sampling

The samples must be taken in such a way that the evaluated surface lies parallel to the main deformation direction and for rotationally sym-metrical cross-sections coplanar to the axis of the product.

Unless otherwise agreed, the sampling proce-dure shall be as follows:a) bar or billets with a diameter above 50 mm: the

test area shall be located halfway between the outer surface and the centre. The longer side shall be perpendicular and the shorter side parallel to the main deformation direction (see Figure 3);

b) bar with a diameter greater than 25 mm and less than or equal to 50 mm: the surface to be examined consists of half the diametric section (from the centre to the edge of the specimen) (see Figure 4);

c) bar with a diameter less than or equal to 25 mm: the surface to be examined consists of the full diametric section (see Figure 5);

d) plates with a thickness less than 25 mm: the spec-imen contains the whole thickness (see Figure 6);

e) plates with a thickness between 25 mm and 50 mm: the specimen contains half the thick-ness, position between surface and centre (see Figure 7);

f) plates with a thickness greater than 50 mm: the specimen contains one quarter of the thickness. The position is not defined (see Figure 8).

5 Probenahme und Schliffvorbereitung

5.1 Probenahme

Die Proben sind so zu entnehmen, dass die aus-zuwertende Schlifffläche parallel zur Hauptver-formungsrichtung und bei rotationssymmetri-schen Querschnitten in einer Ebene durch die Achse des Erzeugnisses liegt.

Für die Probenahme gilt, wenn nicht anders ver-einbart:a) Stabstahl oder Knüppel mit einem Durchmesser

von über 50 mm: Die Messfläche muss mittig zwischen Oberfläche und Mitte liegen. Die län-gere Seite muss senkrecht und die kürzere Sei-te muss parallel zur Hauptverformungsrichtung liegen (siehe Bild 3);

b) Stabstahl mit einem Durchmesser kleiner gleich 50 mm, aber größer als 25 mm: Die zu prüfende Fläche umfasst den halben Quer-schnitt (von der Mitte bis zur Außenkante der Probe) (siehe Bild 4);

c) Stabstahl mit einem Durchmesser kleiner gleich 25 mm: Die zu prüfende Fläche umfasst den gesamten Querschnitt (siehe Bild 5);

d) Bleche mit einer Dicke kleiner als 25 mm: Die Probe umfasst die gesamte Dicke (siehe Bild 6);

e) Bleche mit einer Dicke zwischen 25 mm und 50 mm: Die Probe umfasst die halbe Dicke, Lage zwischen Oberfläche und Mitte (siehe Bild 7);

f) Bleche mit einer Dicke größer als 50 mm: Die Probe umfasst ein Viertel der Dicke. Die Pro-benlage ist nicht festgelegt (siehe Bild 8).

Bild 3: Probenahme für Stabstahl oder Knüppel mit einem Durchmesser von über 50 mmFigure 3: Sampling for bar or billets with a dia-meter above 50 mm

Bild 4: Probenahme für Stabstahl mit einem Durchmesser kleiner gleich 50 mm, aber größer als 25 mmFigure 4: Sampling for bar with a diameter grea-ter than 25 mm and less than or equal to 50 mm

Entwurf

Seite 8, SEP 1572


5.2 Specimen preparation

The samples will generally be evaluated in pol-ished and unetched condition. During the speci-men preparation the effects of artefacts such as scratches, implanted polishing particles, dust, water or alcohol stains must be minimized. The extraction of particles must be avoided. Harden-ing before sample preparation is recommended for suitable steels. The final preparation should be carried out with a polishing agent having a maximum grain size of 3 μm.For recommendations concerning microscope and camera settings when using an image analy-sis system see Annex A.

5.2 Schliffvorbereitung

Die Proben werden grundsätzlich im polierten und ungeätzten Zustand beurteilt. Bei der Pro-benpräparation sind die Einflüsse von Artefakten wie Kratzer, eingedrückte Schleifpartikel, Staub, Wasser- oder Alkoholflecken zu minimieren. Das Herauslösen von Teilchen ist zu vermeiden. Für geeignete Stähle wird ein Härten vor der Pro-benpräparation empfohlen. Die Endpräparation sollte mit einem Poliermittel mit einer maximalen Körnung von 3 µm erfolgen.Für Empfehlungen zu Mikroskop- und Kame-raeinstellungen bei Verwendung eines Bildana-lysesystems siehe Anhang A.

Bild 5: Probennahme für Stabstahl mit einem Durchmesser kleiner gleich 25 mmFigure 5: Sampling for bar with a diameter less than or equal to 25 mm

Bild 7: Probenahme für Bleche mit einer Dicke zwischen 25 mm und 50 mmFigure 7: Sampling for plates with a thickness between 25 mm and 50 mm

Bild 6: Probenahme für Bleche mit einer Dicke kleiner als 25 mmFigure 6: Sampling for plates with a thickness less than 25 mm

Bild 8: Probenahme für Bleche mit einer Dicke größer als 50 mmFigure 8: Sampling for plates with a thickness greater than 50 mm

Entwurf

SEP 1572, Seite 9


6 Testing procedure

By default, the test is carried out at a magnifi-cation of 100:1, either manually or using image analysis. Especially for automated systems other magnification settings might be appropriate tak-ing into account the resolution and the task at hand.

Note: By mutual agreement the test area can be divided into test zones (e.g. edge - transition - core).

6.1 Image analysis test

The pre-determined test area is scanned in a grid pattern. For each image, the detected particles are catalogued individually with their parameters (see 3.2) and their classification. Particles that intersect the image edge are sep-arated at the image edge. Particles with a length > 710 μm are noted as oversized.

The field of view is classified according to the k.z-class of the particles areally predominant in the field of view. To determine this, the area of all particles in the field of view is summed up for each class. The classification for the field of view is the class with the highest sum value.

The result of the test is the k.z class with the most fields of view assigned (modal value). In the case of equality (multiple modes), the result is the class with the highest row index or, in the case of equal row indices, the class with the highest column index.

In addition to the classification the image analy-sis provides the area fraction AA of the particles in the test area:

Possible further results are the average and me-dian of the length, of the width, of the area, and of the aspect ratio as well as the mean free path.

6.2 Manual test

With an eyepiece graticule corresponding to a square of 710 μm x 710 μm on the sample sur-face, the pre-determined test surface is system-atically scanned in a grid pattern. For each field of view the image of the standard picture chart cor-

6 Durchführung der Prüfung

Die Prüfung erfolgt standardmäßig bei Vergrö-ßerung 100:1. Insbesondere für automatisierte Systeme können andere Vergrößerungseinstel-lungen unter Berücksichtigung der Auflösung und der Problemstellung angebracht sein. Sie kann bildanalytisch oder manuell erfolgen.

Anmerkung: Bei gegenseitiger Vereinbarung kann die Prüfung in Prüfzonen aufgeteilt werden (z. B. Rand – Übergang – Kern).

6.1 Bildanalytische Prüfung

Die festgelegte Prüffläche wird in einem Raster abgefahren. Für jedes Bild werden die detektier-ten Teilchen mit ihren Parametern (siehe 3.2) und ihrer Klassenzugehörigkeit einzeln katalogisiert. Teilchen, die den Bildrand schneiden, werden am Bildrand abgetrennt. Teilchen mit einer Län-ge > 710 µm werden als Übergrößen notiert.

Die Klassierung des Blickfelds erfolgt ent-sprechend der nach Fläche vorherrschenden k.z-Klasse der Teilchen im Blickfeld. Um diese zu bestimmen, wird für jede Klasse die Fläche aller Teilchen im Blickfeld summiert. Ergebnis ist die Klasse mit dem höchsten Summenwert.

Das Ergebnis der Prüfung ist die k.z-Klasse mit den meisten zugeordneten Blickfeldern (Modalwert). Bei Gleichstand ist das Ergebnis die Klasse mit der höchsten Zeilenkennzahl oder, bei gleicher Zeilenkennzahl, die Klasse mit der höchsten Kolonnenkennzahl.

Neben der Klassierung liefert die Bildanalyse den Flächenanteil AA der Teilchen im Schliff:

Als mögliche weitere Ergebnisse bieten sich Mit-telwert und Median der Länge, der Breite, der Fläche und des Streckungsgrads an, sowie die mittlere freie Weglänge.

6.2 Manuelle Prüfung

Mit einem Okulareinsatz, der einem Quadrat von 710 µm x 710 µm auf der Probenfläche entspricht, wird die festgelegte Prüffläche systematisch in einem Raster abgefahren. Für jedes Sichtfeld wird notiert, welches Bild der Bildrichtreihe dem

Aa

AA =∑∑ 100% 6)Entwurf

Seite 10, SEP 1572


responding most closely to the microscope im-age is recorded. The human eye tends to weight particle classes by surface, which is why there is good agreement with image analysis. Particles with a length > 710 μm are noted as oversized.

The result of the test is the k.z class which was most frequently recorded (modal value). In case of equality (multiple modes) the result is the class with the highest row index or, in the case of equal row indices, the class with the highest column index.

The manual test cannot provide any further pa-rameters beyond the classification.

6.3 Expanded and reduced test

The image evaluation of the reduced evalua-tion (1 ≤ k ≤ 3 and 1 ≤ z ≤ 4) is carried out as follows:- Particle areas of classes 0.z are added to the

corresponding classes 1.z;- Particle areas of classes k.0 are added to the

corresponding classes k.1;- Particle areas of the classes k.z with

z > 4 are added to the corresponding classes k.4.

In the case of manual reduced evaluation the expanded images are hidden.

In the case of expanded evaluation these three steps are not carried out or only partially carried out in accordance with the agreement; in the case of manual evaluation any expanded images are hidden which are not desired according to the agreement.

7 Test report

The test report shall specify with reference to this test method:a) Steel grade and heat designationb) Form and dimension for which the result

should be validc) Applied procedure (image analysis or manual

test; expanded test, if applied)d) The result of the classification as well as in case of

image analysis the further parameters (at least AA), rounded to a maximum of three significant digits

e) An indication of whether oversized particles have been recorded

Schliffbild am ehesten entspricht. Das menschli-che Auge neigt dazu, flächengewichtet zu arbei-ten, weswegen eine gute Übereinstimmung mit der Bildanalyse besteht. Teilchen mit einer Länge > 710 µm werden als Übergrößen notiert.

Das Ergebnis der Prüfung ist die k.z-Klasse, wel-che am häufigsten notiert wurde. Bei Gleichstand ist das Ergebnis die Klasse mit der höchsten Zei-lenkennzahl oder, bei gleicher Zeilenkennzahl, die Klasse mit der höchsten Kolonnenkennzahl.

Die manuelle Prüfung kann neben der Klassie-rung keine weiteren Parameter liefern.

6.3 Erweiterte und reduzierte Prüfung

Bei der reduzierten Auswertung (1 ≤ k ≤ 3 und 1 ≤ z ≤ 4) wird bei der Bildauswertung wie folgt vorgegangen: - Teilchenflächen der Klassen 0.z werden zu

den entsprechenden Klassen 1.z addiert; - Teilchenflächen der Klassen k.0 werden zu

den entsprechenden Klassen k.1 addiert;- Teilchenflächen der Klassen k.z mit

z > 4 werden zu den entsprechenden Klassen k.4 addiert.

Bei der manuellen reduzierten Auswertung wer-den die erweiterten Bilder ausgeblendet.

Bei der erweiterten Auswertung werden diese drei Schritte entsprechend der Vereinbarung nicht oder nur teilweise durchgeführt; bei der manuellen Auswertung werden etwaige gemäß Vereinbarung nicht erwünschte erweiterte Bilder ausgeblendet.

7 Prüfbericht

Im Prüfbericht sind unter Hinweis auf diese Prüf-vorschrift anzugeben:a) Kennzeichnung der Stahlsorte und der Schmelzeb) Form und Abmessung, für die das Ergebnis

gültig sein sollc) Angewandtes Verfahren (Bildanalyse oder

manuelle Prüfung; erweiterte Prüfung, falls angewandt)

d) Das Ergebnis der Klassierung sowie bei der Bil-danalyse die weiteren Parameter (mindestens AA), gerundet auf maximal drei signifikante Stellen

e) Eine Angabe darüber, ob Übergrößen notiert wurden

8 Literaturhinweise / References

Zack GW, Rogers WE, Latt SA. «Automatic measurement of sister chromatid exchange frequency.» J Histochem Cytochem 25 (7) 1977: 741-753.

Entwurf

SEP 1572, Seite 11


Annex A: Notes on the image analysis evaluation (informative)

Only the image analysis evaluation is able to de-termine the particle class according to its defini-tion (see 3.5) directly from the measured particle dimensions.

The manual evaluation method uses the standard picture chart comparison to classify the fields of view and does not evaluate individual particles.

The entire dynamic range of 8-bit gray values or colour values should be used in the automated detection of particles. The settings of the mi-croscope and of the digital image source must be set according to the manufacturer’s recom-mendations in order to achieve the maximum possible dynamic range. The image source must be set to a gamma correction value of 1 if it has an adjustable gamma (gamma correction).

The matrix should appear as an approximate normal distribution in the upper range of the gray scale. Everything outside this matrix normal dis-tribution in the direction of gray value 0 (black) is to be assessed as particles. In the case of steels with controlled sulfide content, the light gray sulfides are usually predominant in such a way that the result is not falsified when the dark gray oxides are also evaluated as sulfides.

The threshold g can be set manually or via an algorithm. The Java tool available at the VDEh uses the triangulation method, see C.2. The se-lected segmentation should be checked. The Flicker method (switching method) is a recog-nised method for this purpose.

So that the image analysis evaluation can base its calculation on reliable data it is recommended to choose a combination of camera and micro-scope that maps the smallest particles to be considered with at least 5 pixels.

Anhang A: Anmerkungen zur bildanalytischen Auswertung (informativ)

Allein die bildanalytische Auswertung ist in der Lage, die Teilchenklasse gemäß deren Definition (siehe 3.5) direkt aus den gemessenen Teilchen-dimensionen zu bestimmen.

Das manuelle Auswerteverfahren verwendet den Richtreihenvergleich, um die Sichtfelder zu klas-sieren, und bewertet nicht einzelne Teilchen.

Bei der automatisierten Erkennung von Teilchen sollte der gesamte dynamische Bereich von 8 Bit Grauwerten oder Farbwerten genutzt werden. Zum Erreichen der maximal möglichen Bilddyna-mik sind die Einstellungen des Mikroskops und der digitalen Bildquelle nach den Herstelleremp-fehlungen zu setzen. Die Bildquelle, sofern sie über ein einstellbares Gamma (Gammakorrektur) verfügt, ist auf einen Gammakorrekturwert von 1 einzustellen.

Die Matrix sollte im oberen Bereich der Grau-wertskala als genäherte Normalverteilung zu finden sein. Alles außerhalb dieser Matrix-Nor-malverteilung in Richtung Grauwert 0 (schwarz) ist als Teilchen zu bewerten. Bei Stählen mit ge-regeltem Sulfidgehalt überwiegen die hellgrauen Sulfide normalerweise derart, dass das Resul-tat nicht verfälscht wird, wenn die dunkelgrauen Oxide als Sulfide mit ausgewertet werden.

Der Schwellwert g kann manuell oder über einen Algorithmus festgesetzt werden. Das beim VDEh erhältliche Java-Tool verwendet die Triangulati-onsmethode, siehe C.2. Die gewählte Segmen-tierung sollte kontrolliert werden. Als anerkannte Methode ist hier die Flicker-Methode (Umschalt-methode) zu nennen.

Damit die bildanalytische Auswertung mit be-lastbaren Daten rechnen kann, wird empfohlen, eine Kombination aus Kamera und Mikroskop zu wählen, welche die kleinsten zu berücksich-tigenden Teilchen mit mindestens 5 Bildpunkten (Pixel) abbildet.

Entwurf

Seite 12, SEP 1572


Datum: Stahlsorte:

Prüfer: Schmelze:

Prüfung: Form:

Abmessung:

1 2 3

1 110 !" #$

2 110 % " &' ( #

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Total 220 #### 2.2

11SMn30

GA.1708832.22

rund

32 mm

Beispiel fürs Prüfblatt, welches aber beliebig angepasst werden darf. Das Protokoll für bildanalytische Auswertungen sollte um die zu berichtenden Parameter ergänzt werden, wie z. B. der Flächenanteil der Sulfide.

Bemerkungen:

4

SEP 1572 — Protokoll

Vorherrschendes Bild:

01.01.2018

Damian Flungs

manuell

2

3

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Anhang B: Protokollblattbeispiel (informativ)

Entwurf

SEP 1572, Seite 13


Annex B: Example of a test report sheet (informative)

Date: Steel grade:

Tester: Heat:

Method: Shape:

Dimension:

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Total 220 #### 2.2

SEP 1572 — Report

Prevalent Image

01.01.2018

Damian Flungs

manual

2

3

Sam

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Ove

rsiz

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Remarks:

4

11SMn30

GA.1708832.22

round

32 mm

Example for the SEP 1572 standard, which may be adapted to users' needs. The report for evaluations using an image analysis method should include the mandatory parameters, such as the sulfide area fraction.

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Entwurf

Seite 14, SEP 1572


Annex C: Documentation of the VDEh Java tool (informative)

C.1 Philosophy

Given that in the case of the high particle density of a free-cutting steel a manual evaluation of the individual particles is much too time-consuming, that manual standard picture chart comparisons are subject to a strong tester-dependent scatter and that commercial image analysis systems are too costly for smaller companies, it was de-cided during the revision of SEP 1572: 1971 to provide an analysis tool free of charge. It can be obtained from Steel Institute VDEh, runs on Java and is provided without guarantee of function, comfort and support.

C.2 Operating principle

The Java tool evaluates image by image. It gen-erates a black-and-white image from the gray value image by a threshold method: a thresh-old g (gray scale value) is selected, and then, in the new image, each pixel with an original gray value > g is dyed black; all other pixels are dyed white. The Java tool automatically sets the threshold value g according to the triangula-tion method by Zack (Zack GW) and multiplies it by a smooth factor f, which can be set by the operator, to reduce the sensitivity to scratches. Using the calibration factor, the particles in the black-and-white image are individually evalu-ated according to 6.1.

C.3 Operation

Prerequisites for application on a computer are an installed Java as well as images of inclu-sions with the main direction of deformation in the horizontal direction. The tool is started with a batch program and uses the command line for entering parameters. The calibration factor must be entered for the first run, followed by the minimum length (default 3 μm) and minimum width (default 2 μm), and finally the smooth fac-tor (default 0.95). The images are then selected for analysis, either by drag & drop (does not sup-port blanks in the name) or via manual input. The results are output in a Result.txt file which can be renamed to Result.csv and opened in a spreadsheet program.

Anhang C: Dokumentation des VDEhJavaTools (informativ)

C.1 Philosophie

Vor dem Hintergrund, dass bei der hohen Teil-chendichte eines Automatenstahls eine manu-elle Auswertung der einzelnen Teilchen viel zu aufwendig ist, dass manuelle Richtreihenverglei-che einer starken prüferabhängigen Streuung unterworfen sind, und dass für kleinere Betriebe kommerzielle Bildanalysesysteme zu kostspie-lig sind, wurde bei der Überarbeitung des SEP 1572:1971 beschlossen, ein Analysetool kosten-los zur Verfügung zu stellen. Es kann beim Stahl- institut VDEh bezogen werden, läuft auf Java und wird ohne Garantie von Funktion, Komfort und Support zur Verfügung gestellt.

C.2 Funktionsprinzip

Das Java-Tool wertet bildweise aus. Es erstellt aus dem Grauwertbild durch ein Schwellwert-verfahren ein Schwarz-Weiß-Bild: ein Schwell-wert g (Helligkeitsschwellwert) wird gewählt und anschließend im neuen Bild jedes Pixel mit Origi-nal-Grauwert > g schwarz eingefärbt; alle ande-ren Pixel werden weiß eingefärbt. Das Java-Tool setzt den Schwellwert g automatisch nach der Triangulationsmethode nach Zack (Zack GW) und multipliziert ihn zur Reduktion der Empfind-lichkeit auf Kratzer mit einem Smooth factor f, der vom Bediener eingestellt werden kann. Die im Schwarz-Weiß-Bild vorkommenden Teilchen werden unter Bezugnahme des Kalibrationsfak-tors einzeln nach 6.1 ausgewertet.

C.3 Bedienung

Voraussetzungen zur Anwendung auf einem Computer sind ein installiertes Java sowie Bilder von Einschlüssen mit der Hauptverformungs-richtung in der Horizontale. Das Tool nutzt ein Batch-Programm zum Starten und die Kom-mandozeile für die Eingabe von Parametern. Beim ersten Durchgang muss der Kalibrations-faktor eingegeben werden, darauf die minima-le Länge (Standard 3 µm) und minimale Breite (Standard 2 µm), und zuletzt der Smooth factor (Standard 0.95). Anschließend werden die Bilder für die Analyse ausgewählt, entweder per drag & drop (verträgt keine Leerzeichen im Namen) oder via manuelle Eingabe. Die Ergebnisse werden in einer Datei Result.txt ausgegeben, die zu Result.csv umbenannt und in einem Tabellenkalkulati-onsprogramm geöffnet werden kann.

Entwurf

SEP 1572, Seite 15


Notizen/Notes

Entwurf

Entwurf

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