金相分析技术及其应用
金相分析技术及其应用
金属的性能取决于它的成分和微观组织，其中微观组织对金属性能的影响最为直接，因此我们可以通过对金属微观组织的观察和分析（即金相分析技术）来预测和判断金属的性能，并分析其失效破坏的原因。金相分析技术是根据有关的标准和规定来评定金属材料内在质量的一种常规检验方法，并可用来判断零件生产工艺是否完善，有助于寻求零件产生缺陷的原因，因此它是涉及金属材料生产、使用和科研中一种必不可少的手段。
进行金相分析，首先应根据各种检验标准和规定制备试样（即金相试样），若金相试样制备不当，则可能出现假象，从而得出错误的结论，因此金相试样的制备十分重要。通常，金相试样的制备步骤主要有：取样、镶嵌、标识、磨光、抛光、浸蚀，但并非每个金相试样的制备都必须经历上述步骤，如果试样形状、大小合适，便于握持和磨制，则不必进行镶嵌；如果仅仅检验金属材料中的非金属夹杂物或铸铁中的石墨，就不必进行浸蚀。总之，应根据检验的目的来确定制样步骤。
一、金相试样制备与观察
1、取样
取样是金相试样制备的第一道工序，若取样不当，则达不到检验目的。因此，取样的部位、数量、磨抛光面方向等应严格按照相应的标准规定执行。
（1）取样部位和磨面方向的选择
取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的试样具有代表性。必要时应在检验报告单中绘图说明取样部位、数量和磨抛光面方向。
图1-1表示轧制型材金相试样的切取方位，一般纵断面（图1-1中的1、2、4、5）主要用于：1）检验非金属夹杂物的数量、大小和形状；2）检验晶粒的变形程度；3）检验钢材的带状组织，以及通过热处理对带状组织的消除程度。横断面（图1-1中的3）主要用于：1）检验从表面到中心金相组织变化情况；2）检验表层各种缺陷，如氧化、脱碳、过烧、折叠等；3）检验表面热处理结果，如表面淬火的淬硬层，化学热处理的渗碳层、氮化层、碳氮共渗层以及表面镀铬、镀铜层等；4）检验非金属夹杂物在整个断面上的分布；5）测定晶粒度等。
（2）取样方法
金相试样一般为φ12×12mm的圆柱体或12×12×12mm的立方体。
若太小则操作不方便，若太大则磨制面过大，增长磨制时间且不易磨平。非检验表面缺陷、渗层、镀层的试样，应将棱边倒圆，防止在磨制中划破砂纸和抛光织物，反之，检验表层组织的试样，严禁倒角并应保证磨面平整。
2、镶嵌
当金相检验的材料为丝、带、片、管等尺寸过小或形状不规则的试样，由于不便握持，可采用镶嵌的方法，得到尺寸适当，外形规则的试样。当检验试样的表层组织时，为防止在磨制中产生倒角，也可采用镶嵌。常用的镶嵌方法有机械夹持法、热镶嵌法和冷镶嵌法等。
3、磨光与抛光
金相试样经过切取、镶嵌后，还需进行磨光、抛光等工序，才能获得表面平整光滑的磨面。图1-3表示了切取试样后形成的粗糙表面，经粗磨、细磨、抛光后，磨痕逐渐消除，得到平整光滑的磨面。
磨光可以分为粗磨和细磨。每一道工序，都与上一道工序成90o 方向，直到看不到上道工序的划痕为止。
抛光可以分为机械抛光和电解抛光。机械抛光适用于大部分钢种，但是由于机械抛光有机械力的作用，不可避免会产生金属变形层，使金属扰乱层加厚，出现伪组织。而电解抛光是利用电解方法，以试样表面作为阳极，逐渐使凹凸不平的磨面溶解成光滑平整的表面，因无机械力的作用，故无变形层，亦无金属扰乱层，能显示材料的真实组织并兼有侵蚀作用，适用于硬度较低的单相合金、容易产生塑性变形而引起加工硬化的金属材料，如奥氏体不锈钢、高锰钢、有色金属和易剥落硬质点的合金等的试样抛光。
4、金相显微组织的显示
抛光后的试样表面是平整光亮、无痕的镜面，置于金相显微镜下观察时，除能见到非金属夹杂物、孔洞、裂纹、石墨和铅青铜中的铅质点以及极硬相在抛光时形成的浮凸外，仅能看到光亮一片，看不到显微组织，必须采用适当的显示方法（即侵蚀），才能显示出组织。
金相显微组织的侵蚀方法很多，可分为化学侵蚀、电解侵蚀和其他侵蚀等。其中化学侵蚀法具有显示全面、操作便捷、经济便宜、重现性好等优点，故在生产以及科研中广泛应用。
化学浸湿是一个电化学溶解的过程。金属与合金中的晶粒与晶界之间，以及各相之间的物理化学性质不同，他们具有不同的自由能，在电解质溶液中则具有不同的电极电位，可组成许多微电池，较低电位的部分是微电池的阳极，溶解较快，溶解的地方则呈现凹陷或沉积反应产物而着色，如图1-3a所示。在显微镜下观察时，光线在晶界处被散射，不能进入物镜而显示出黑色晶界；在晶粒平面上的光线则散射较少，大部分反射进入物镜而呈现亮白色的晶粒。图1-3b是纯铁的显微组织，黑色为晶界明亮色微晶粒。
二、金属材料典型组织
1、铁碳平衡相图
按铁碳平衡相图中含碳量的多少，钢铁材料的典型组织。
工业纯铁(铁素体F)
按照含碳量从高到低的顺序，典型的钢铁平衡组织如下：
铁素体（工业纯铁）
铁素体+珠光体（20钢）
铁素体+珠光体（45钢）
铁素体+珠光体（60钢）
珠光体（T8钢退火组织）
P+Fe3CⅡ（T12钢退火组织）
Ⅱˊ（亚共晶白口铁组织）P+Fe3C+Ld
Ld(
2、典型非平衡组织
低碳马氏体（15钢淬火组织）
20钢板条状马氏体
45钢中碳马氏体
T12钢回火马氏体
40Cr 回火托氏体
40Cr 回火索氏体
ZGMn13 奥氏体组织
上贝氏体组织形态
下贝氏体组织形态
魏氏组织
三、金相分析技术的应用
金相分析在生产中有广泛的应用。下面以失效分析中的应用，举例说明，如下：
1、根据金相分析结果可以判断热处理生产工艺及其组织缺陷（1）螺栓金相显微组织分析
螺栓的金相组织照片见图1。横剖面金相显微组织观察结果表明，该螺栓基本组织为铁素体（白色）＋珠光体（黑色），晶粒度比较细小（约为11～12级），表明该螺栓采用变形加工或者正火热处理进行了细化晶粒处理，细小的晶粒可以提高螺栓的综合力学性能，对提高螺栓的强度有益。纵剖面金相显微组织观察结果表明，该螺栓存在较为严重的带状组织分布，带状组织分布程度等级为5级。带状组织通常发生在经过热变形加工后的亚共析钢（中、低碳钢）中，其典型特征是铁素体和珠光体沿着压延变形方向交替分层分布。带状组织会使钢的力学性能产生各向异性，即沿着带状组织的纵向强度高、韧性好，而横向则强度低、韧性差，另外还会导致硬度不均匀。
a）横剖面
b) 纵剖面
c)横剖面高倍照片
图 1 断裂螺栓金相显微组织照片
（2）减速机轴金相显微组织分析
减速机轴金相组织照片见图2～图5。组织观察结果表明，该减速机轴外表面没有经过渗碳处理或其他表面处理，基本组织为铁素体（白色）＋珠光体（黑色），从铁素体和珠光体含量比例来看，该减速机轴含碳量约为0.45％，结合前面成分分析结果，可以确认减速机轴材料为45钢。另外，从减速机轴基本组织组成来看，该减速机轴没有经过调质处理。从铁素体的分布形态来看，铁素体呈网状分布于晶界，并向晶内生长，形成具有一定取向的针片状晶内铁素体，具有魏氏体组织特征，魏氏体组织的出现会严重降低钢的韧性、塑性和强度，尤其会增加钢的脆性。由于魏氏体一般是在较慢的冷却速度条件下形成，并结合考虑基本组织具有非常粗大的晶粒度（2～3级），可以确认该减速机轴没有经过规定要求的调质处理，甚至没有经过正火处理，严重不符合热处理工艺要求的规定。
a ）×100
b ）×400
图 2 减速机轴表层金相显微组织照片（横剖面）
a ）×100
b ）×400
图 3 减速机轴表层金相显微组织照片（纵剖面）
a ）×100
b ）×400
图 4 减速机轴中心部位金相显微组织照片（横剖面）
a）×100
b）×400
图 5 减速机轴中心部位金相显微组织照片（纵剖面）
（3）活塞杆显微组织分析
该活塞杆材料为42CrMo钢，一般要求进行调质处理，对螺栓材料的金相显微组织分析结果表明活塞杆组织为回火索氏体＋铁素体（见图9），其中白色条状物为铁素体，索氏体组织粗大，碳化物呈颗粒状集中分布于铁素体条之间，可见原马氏体位向。根据GB/T 13298-91标准进行检验，从铁素体条的形状、大小和分布可以看出该活塞杆在淬火时得到的马氏体组织非常粗大，其中活塞杆外表面马氏体最为粗大，马氏体等级为8级，活塞杆半径中部的马氏体等级为7级，
而活塞杆心部的马氏体等级为6级，因此整个活塞杆截面上马氏体组织都非常粗大，可能是由于淬火温度过高造成的。粗大的马氏体虽然不会明显降低活塞杆的硬度，但是会严重降低活塞杆的强韧性。对活塞杆螺纹面的金相显微组织观察还发现螺纹表面没有发生氧化脱碳现象，表明活塞杆在热处理过程中得到较好的气氛保护。
a) 活塞杆外表面微观组织
b) 活塞杆半径中部微观组织
金相分析操作指导书
机械工程材料实验指导书 西安交通大学 材料科学与工程学院 《机械工程材料》课程组 顾美转编
目录 金相显微分析基础知识 （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述 2—12（二）金相样品的制备方法概述 13—19实验一金相显微镜的使用与金相样品 的制备 20—28实验二碳钢和铸铁的平衡组织和非平衡 组织的观察与分析 29—39 2004．1
金相显微分析基础知识 金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位,是研究材料内部组织的主要手段之一。金相显微分析法就是利用金相显微镜来观察为之分析而专门制备的金相样品，通过放大几十倍到上千倍来研究材料组织的方法。现代金相显微分析的主要仪器为：光学显微镜和电子显微镜两大类。这里仅介绍常用的光学金相显微镜及金相样品制备的一些基础知识． （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述一．金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。目前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相连，能更方便、更快捷地进行金相分析研究工作。 1．光学系统： 其主要构件是物镜和目镜，它们主要起放大作用。并获得清晰的图象。 物镜的优劣直接影响成象的质量。而目镜是将物镜放大的象再次放大。2．照明系统： 主要包括光源和照明器以及其它主要附件 （1）光源的种类： 包括白炽灯（钨丝灯）、卤钨灯、碳弧灯、氙灯和水银灯等。常用的 是白炽灯和氙灯，一般白炽灯适应于作为中、小型显微镜上的光源 使用，电压为6—12伏，功率15—30瓦。而氙灯通过瞬间脉冲高压 点燃，一般正常工作电压为18伏，功率为150瓦，适用于特殊功能 的观察和摄影之用。一般大型金相显微镜常同时配有两种照明光源， 以适应普通观察和特殊情况的观察与摄影之用。 （2）光源的照明方式： 主要有临界照明和科勒照明。散光照明和平行光照明适应于特殊情 况使用。 1）临界照明：光源的象聚焦在样品表面上，虽然可得到很高的亮度，但对光源本身亮度的均匀性要求很高。目前很少使用。
金相分析 概述
第一讲金相分析技术之概述 1.1金相分析技术 金相分析技术是指用光学金相显微镜，观察，记录，分析，金属材料的微观组织结构的技术。 铁碳合金根据含碳量的不同分为亚共析钢，共析钢，过共析钢，白口铸铁等。不同成分的钢，它们的金相组织各不相同。另外成分相同的钢，根据热处理状态不同，它的组织结构也各不相同。组织不同，材料的性能也不相同。所以，成分，热处理状态等，决定了材料的组织，材料的组织结构，又决定着材料的各种性能。可见，研究材料组织结构的重要作用。 金属材料的结构，可分为：原子结构、晶体结构、组织结构和宏观结构。 我们所研究的主要是金属材料。要对这些材料进行合理地，有效地使用，充分发挥它们的潜力，必须要了解和掌握它们的某种或某些性能。为了达到这个目的，必须对材料进行测试。实际上金相分析技术应该是材料测试的一种。往往和其它测试手段共同进行，综合分析。 1.2材料的测试技术 材料的测试，从它的根本意义来说，它是属于信息技术的具体的应用。因为它是通过采用一定的方法，将材料的某种性能有关的内涵信息，进行提取，分离，输出，转换，处理，显示，记录，分析等等。经过这样一些过程，从而得到，我们所要探求的，真实的性能特征。 然后，将这些处理后的信息反馈到生产现场或实验室，对生产或实验进行指导或进行控制。 例如：最简单的是金属的拉伸试验……….。 近年来，由于近代物理，化学，光学，声学，及微电子，材料科学，计算机，自动控制等学科的迅速发展，提供了很多敏感元件，转换元件，检测器件，显示和记录装置等器材和技术，这样不仅使以前的测试方法和仪器有了很大的改进和更新。同时也开发了一些新的设备解决了以前所不能解决的问题。 如：硬度计。便携式，现场金相分析仪，高温金相分析仪及可以看到原子的扫描遂道电子显微镜，原子力显微镜，快速金相显微镜，可以看到动态变化的显微镜等等。 现在的检测技术要求：是向着快速，简便，精确，自动化，多功能，低费用的方向发展。 例如：以前化学分析到现在的光谱分析 以前洗相照相到现在的电脑，打印机输出。 1.2.1关于材料测试的重要意义： 我们可以从实际应用中的一些例子看出 1、在设计新的设备，或新的构件时就必须选用合适的材料，这就必须提供材料 有关的性能数据，特别需要提供设备或构件实际服役的性能，来作为设计的依据。如航空母舰的钢板。飞机发动机的材料。 2、在合成和制备新材料或制定新工艺时，要对材料的性能进行比较，筛选，和 确定最佳方案。如焊接工艺评定。 3、在工业生产中，对投产的原材料的质量，必须进行检查，用来了解它是不是 符合规格，用来保证产品的质量。如压力容器的生产。 4、在生产加工过程中要对各道工序前后的材料半成品，成品的性能进行监控，
金相检测国家标准汇总
金相检测国家标准汇总公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
检验类别 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89 【019】珠光体平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【062】金属的平均晶粒度评级…ASTM E112 【074】黑白相面积及晶粒度评级…BW 2003-01 【149】彩色试样图像平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【304】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（面积法） 【305】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（切割线法） 【322】铜及铜合金_平均晶粒度测定方法…YS/T 347-2004 【328】彩色试样图像平均晶粒度测定方法２ 2、非金属夹杂物显微评定【002】非金属夹杂物显微评定…GB 10561-89 【252】钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法…GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998 3、贵金属氧化亚铜金相检验【003】贵金属氧化亚铜金相检验…GB 3490-83 4、脱碳层深度测定【004】钢的脱碳层深度测定法…GB/T 224-2008 【130】脱、渗碳层深度测定…GB 224-87 5、铁素体晶粒延伸度测定【005】铁素体晶粒延伸度测定…GB 4335-84 6、工具钢大块碳化物评级【006】工具钢大块碳化物评级…GB 4462-84 7、不锈钢相面积含量测定【007】不锈钢相面积含量测定…GB 6401-86 ８、灰铸铁金相【008】铸铁共晶团数量测定…GB 7216-87 【056】贝氏体含量测定…GB 7216-87 【058】石墨分布形状…GB 7216-87 【059】石墨长度…GB 7216-87 【065】珠光体片间距…GB 7216_87 【066】珠光体数量…GB 7216_87 【067】灰铸铁过冷石墨含量…SS 2002-01 【185】碳化物分布形状…GB 7216-87 【186】碳化物数量…GB 7216-87 【187】磷共晶类型…GB 7216-87 【188】磷共晶分布形状…GB 7216-87 【189】磷共晶数量…GB 7216-87 【190】基本组织特征…GB 7216-87 【235】石墨长度（自动分析）…GB 7216-87 【251】灰铸铁多图多模块评级：石墨分布＆石墨长度＆基体组织＆共晶团【255】灰铸铁金相＿基本组织特征（灰度法） 【256】石墨分布＆石墨长度＆基体组织＆共晶团（灰度法）…GB 7216-87 【316】灰铁金相等级图_石墨类型…SS 2007-6 【317】灰铁金相等级图_石墨尺寸…SS 2007-7 【318】灰铁金相等级图_铁素体的大约百分含量…SS 2007-8 【319】灰铁金相等级图_珠光体的大概间隔…SS 2007-9
光学金相显微试样的制备
第二章光学金相显微试样的制备 2.1原理 显微分析是研究金属内部组织的最重要的方法。在金相学一百多年的发展历史中，绝大部分研究工作是借助于光学显微镜完成的。近年来，电子显微镜的重要性日益增加，但是光学显微金相技术在教学、科学和生产中仍将占据一定的位置。 试样制备工作包括许多技巧，需要有长期的实践经验才能较好地掌握；同时它也比较费时和单调，往往使人感到厌烦。金相显微镜的使用之所以比生物显微镜晚二百年，其原因就是由于长期没有解决好试样制备问题。 由于研究材料各异，金相显微制样的方法是多种多样，其程序通常可分为取样、镶样、磨光、机械抛光(或电解概抛光、化学抛光)、腐蚀等几个主要工序，无论哪一个工序操作不当，都会影响最终效果。因此，不应忽视任何一个环节。不适当的操作可能形成“伪组织”导致错误的分析。为能清楚的显示出组织细节，在制样过程中不使试样表层发生任何组织变化，曳尾、划痕、麻点等，有时尚需保护好试样的边缘。 2.2 取样 选择合适的、有代表性的试样是进行金相显微分析的极其重要的一步，包括选择取样部位、检验面及确定截取方法、试样尺寸等。 一、取样部位及检验面的选择 取样部位及检验面的选择取决于被分析材料或零件的特点、加工工艺过程及热处理过程，应选择有代表性的部位。生产中常规检验所用试样的取样部位、形状、尺寸都有明确的规定(详见有关行业和国家颁布标准)。零件失效分析的试样，应该根据失效的原因，分别在材料失效部位和完好部位取样，以便于对比分析。对铸件，必须从表面到心部，从上部到下部观察其组织差异，以了解偏析情况，以及缩孔疏松及冷却速度对组织的影响。因此，取样时要兼顾考虑，对锻轧及冷变形加工的工件，应采用纵向检查面，以观察组织和夹杂物的变形情况，而热处理后的显微组织则应采用横向截面。 二、试样的截取 取样时，应保证被观察的截面由于截取而产生组织变化，因此对不同的材料要采用不同的截取方法：对于软材料，可以用锯、车、刨等加工方法；对于硬材料，可以用砂轮切片机切割或电火花切割等方法。对于硬而脆的材料，可以用锤击方法。在大工件上取样，可用氧气切割等方法。在用砂轮切割或电火花切割时，应采取冷却措施，以免试样因受热而引起组织变化。 三、试样尺寸 金相试样的大小以便于握持、易于磨制为准。通常显微试样为直径15mm、高15~20mm 的圆柱体或边长为15~25mm的立方体。 对于形状特殊或尺寸细小不易握持的试样，要进行镶嵌或机械夹持。 试样取下后一般黑色金属要用砂轮打平，对于很软的材料(如铝、铜、镁等有色金属)可用锉刀锉平。磨砂轮时应利用砂轮的侧面，并使试样沿砂轮径向缓慢往复移动，施加压力要均匀。这样既可以保证使试样磨平，还可以防止砂轮侧面磨出凹槽，使试样无法磨平。在磨制过程中，试样要不断用水冷却，以防止试样因受热升温而产生组织变化。此外，在一般情况下，试样的周界要砂轮或锉刀磨成45°角，以免在磨光及抛光时将砂纸和抛光织物划破，但是对于需要观察表层组织(如渗碳层、脱碳层)的试样，则不能将边缘磨圆，这种试样最好
金相分析计算
计算题（初级） 计量技术知识 1.计算1.1× 2.233×0.3344的结果？（3分） 1.1× 2.233×0.3344 = 1.1×2.23×0.334 = 0.819 ≈ 0.82 2.计算104.29 6.15315.041 4.10 5.2???的结果？ 104.29 6.15315.0414.105.2???=104.06.1515.0 4.10 5.2???= 640 154=0.240≈0.24 3.计算3.142＋0.0059＋25.18＋13.2579的结果。（5分） 解：3.142＋0.0059＋25.18＋13.2579 ＝3.142＋0.006＋25.18＋13.258 ＝41.586 ≈41.59 金属学基础 1.体心立方晶胞和面心立方晶胞中原子数各是多少？（5分） 解：体心立方晶胞：N ＝1+8×81 ＝2 面心立方晶胞：N ＝6×21 ＋8×81 ＝4 答：体心立方晶胞原子数为2个，面心立方晶胞原子数为4个。 2.金相分析在生产、材料科学发展与材料研制中的作用有哪些？7分 答：（1）常规检测。常规的金相检测主要是控制材料和产品质量，包括原材料检验、生产过程中中间产品的抽查或在线检测以及最终产品的检测，以保证产品符合质量标准。 （2）失效分析。通过综合理化分析、找出失效原因，掌握失效机理，达到有效控制和解决非正常失效。 （3）组织与性能关系研究。金相检测对材料科学及新材料研制的重要作用，就是揭示材料内部组织和宏观性能之间的定性联系，揭示一些规律性，克服材料研制中的盲目性。 3.含碳量质量分数为0.40%的亚共析钢，试利用铁碳相图及杠杆原理计算先共析铁素体及珠光体含量。
金相检测步骤 详细版
金相检测步骤详细版 第一步：试样选取，部位确定及截取方式 选择取样部位及检验面，此过程综合考虑样品的特点及加工工艺，且选取部位需具有代表性。金相试样的选取及尺寸： 取样部位的选取应根据待检材料的特点、加工工艺以及热处理过程而定。生产中的常规检验所用试样的的取样方向、部位和数量在产品标准或相应的技术条件中都有规定。通常试样的尺寸大小以便于握持、易于磨制为准，建议尺寸为直径15mm、高15～20mm的圆柱体或边长为15～25mm的立方体。 a、对于失效分析材料，应在失效部位和未失效部位分别取样，进行比对分析，便于研究其失效原因。 b、对于铸件，应从表面到心部，上部至下部观察其组织差异。 c、对于热处理后的工件，由于其金相组织均匀，可截取任意一截面进行观察，但如果试样表面进行处理（如表面化学处理、镀层等）取样时应垂直于表面，以便观察其组织和测量表面处理层厚度。 d、对于加工（如轧制、型材、锻件等）过的试样，若要分析工件表层有无脱碳、折迭等缺陷和检验晶粒度大小，应横向取样；若要研究夹杂物、组织变形程度等，应纵向取样。 中国船舶重工集团公司第七二五研究所（洛阳船舶材料研究所）试验测试与计量技术研究中心是中国船级社（CCS）授权的船舶材料验证试验机构，具备集高、精、尖仪器设备和先进的软件分析技术于一体的评价手段，可快速进行金相检测、性能检测，并能全方位的开展失效分析及安全寿命评估、材料及构件工程适应性评价等工作。 第二步：镶嵌。 如果试样的尺寸太小或者形状不规则，则需将其镶嵌或夹持。 第三步：试样粗磨。 粗磨的目的是平整试样，磨成合适的形状。一般的钢铁材料常在砂轮机上粗磨，而较软的材料可用锉刀磨平。 第四步：试样精磨。 精磨的目的是消除粗磨时留下的较深的划痕，为抛光做准备。对于一般的材料磨制方法分为手工磨制和机械磨制两种。 第五步：试样抛光。 抛光的目的是把磨光留下的细微磨痕去除，成为光亮无痕的镜面。一般分为机械抛光、化学抛光、电解抛光三种，而最常用的为机械抛光。
金相分析介绍
有色合金彩色金相技术的研究与应用 朱锦艳王凤花 (太原重型机械集团公司，太原030024) 摘要：本文应用化学沉积着色法对铜、铝合金及双金属焊接接头的显微组织进行了上千次的着色试验。结果表明：彩色金相能够清晰地显示一般金相方法看不到的组织细节和特殊的相，其色彩鲜艳、分辩率高，给人们提供了很有意义的信息。同时还系统地介绍了化学沉积试剂的应用方法和试验操作技巧。 关键词：金相技术；着色；衬度；组织鉴别 O 引言 光学金相技术对揭示合金内部组织的奥秘起了十分重要的作用。随着科学技术的高速发展，普遍的金相方法限于其反着能力，已满足不了人类对金属材料微观世界的进一步探讨。由于电子金相技术的蓬勃兴起，使材料的研究进入一个新领域．作为基础的光学金相技术依然是解决生产实际问题所不可缺少的重要手段。人们为了提高光学金相的测试水平，必须从提高组织中各相间衬度入手，由此发展了一种崭新的显示方法——彩色金相。基于人眼对彩色差异的特殊敏感，利用彩色衬度来区分合金组织更为准确可靠，彩色金相已成为光学金相发展的方向。本文应用彩色金相的原理和方法对铝、铜合金等有色金属的显微组织进行了大量的试验和探讨工作，积累了较丰富的实践操作经验和技术，并研制出一册《有色合金彩色金相图谱》。 1 彩色金相原理及方法 彩色金相主要是通过物理或化学的方法，使试样表面形成一层干涉膜，利用光的薄膜干涉效应，使合金的显微组织产生鲜明的彩色衬度，以此来提高光学金相的鉴别能力。彩色金相显示合金组织的方法主要从两方面着手：一是改变样品表面状况的彩色侵蚀着色法、化学沉积着色法、热染法和真空蒸镀法等；二是不改变样品表面状况的纯光学方法，有偏光干涉法和分色法等，这些方法各有特点和局限性。本试验基于有色合金的特点及实验条件，主要选用化学沉积干涉膜着色法。 化学沉积着色的机理是，根据电化学原理，金属试样浸入到化学沉积试剂中时，必然会发生一系列的电化学过程，试样表面上的各区域按它们各自的稳定电位与试样综合稳定电位之差值，分为不同的阴极区域和阳极区域。如果选用了合适的试剂，则该试剂有能力，使不同区域上沉积不同厚度的干涉膜。不同的合金相其化学常数不同或膜的厚度不同，利用多重反射与薄膜干涉效应，使各相之间或位向与成份不同的晶体之间产生不同的干涉色，从而产生彩色图象，以达到辩认组织的目的。
金相显微分析技术
金相显微分析技术 作业指导书 一、前言 金属材料的性能与其组织形态之间存在着密切的联系。除化学成份（材料配比）、晶体结构（固有特性）外，材料在不同加工条件下可获得不同的组织，并对其在加工过程和使用过程中所表现的理化、机械性能，均可产生明显的影响。显微分析是研究金属内部组织的最重要方法之一，而金相显微镜是用于观察金属内部组织结构的重要光学仪器；因此，有必要通过金相显微分析手段来揭示材料的组织状态，并据此为材料的开发和加工提供参照。 二、适用范围 本制度适用于本公司金相室的管理。 三、职责 1.工程技术中心负责金相室的管理； 2.工程技术中心负责金相室内设备、仪器的使用、维护和保养。 四、操作要求 1.操作人员必须经过专业教育或经过培训后达到规定技能的专业人才。 2.初次操作前心须熟悉、了解各仪器的结构、性能；认真仔细阅读说明书，掌握其正确的使用、维护和保养方法。 五、操作规范 （一）试样的制备及观察、成像 用光学显微镜观察和研究金属内部组织，包括四个步骤：1）制备试样；2）采用适当的腐蚀手段显示试样表面的组织；3）用显微镜观察和研究试样表面的组织；4）截取有代表性的区域成像、保存。 1.试样的制备 1.1试样的截取：金相试样截取部位取决于检验的目的与要求，本公司所涉及到的试样有横向和纵向截取两种；横向试样垂直丝线轴线方向，主要研究表层
缺陷及夹杂（偏析）；纵向试样平行于丝线轴线方向截取，主要研究夹杂的类型 以及晶粒拉长的长度； 1.2试样的镶嵌：尺寸过于细薄和软的试样需进行镶嵌； 1.3磨光与抛光：试样须经磨光、抛光呈镜面才能进行腐蚀； 2.试样的腐蚀 2.1腐蚀剂：抛光好的金相试样，要得到有关显微组织的信息，必须经过组织的显示，即腐蚀；不同材料采用的腐蚀剂不尽相同，本公司目前材料所用腐蚀 剂如表一； 表一金相腐蚀剂 代号配比浸蚀条件适用范围 TL-01 蒸馏水 100ml 盐酸 2～5ml 几秒～几分钟Sn Sn-Cd Sn-Fe Sn-Pb Sn-Sb-Cu TL-02 蒸馏水 100ml 盐酸 2～5ml 三氯化铁 10g 10s～30s 富锡轴承合金 Sn-Cu Sn-Bi TL-03 氢氟酸 5ml 硝酸 25ml 盐酸 75ml 3～15min 纯铝晶粒 TL-04 蒸馏水 100ml 氧化铬 20g 硫酸钠 1.5g 2～3min 大多数锌合金 TL-05 蒸馏水 78ml 氧化铬 18g 硫酸 4g ～60s 铸造Zn-Al-Cu合金 TL-06 蒸馏水 100ml 氢氧化钠 10g 1～5s 纯Zn Zn-Co Zn-Cu 低合金Zn TL-07 蒸馏水 80ml 硝酸 20ml 冰醋酸 15ml 40℃，13～14min(新配制) 铅焊料 Pb-Sn合金 2.2腐蚀方法：浸入法、擦拭法； 2.3腐蚀时间：腐蚀的合适时间是以试样的抛光面颜色的变化来判断，腐蚀 时光亮的表面失去光泽变成银灰色或灰黑色即可； 3.观察和分析：选择适当的放大倍数对试样进行观察和分析； 4.成像：选择有代表性的区域成像保存。 （二）仪器的使用、维护、保养
金相分析软件介绍
金相分析软件介绍 检验类别模块名称功能说明 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 自动评级【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89 【019】珠光体平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【062】金属的平均晶粒度评级…ASTM E112 【074】黑白相面积及晶粒度评级…BW 2003-01 【149】彩色试样图像平均晶粒度测定…GB 6394-2002 辅助评级【304】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（面积法）自动评级【305】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（切割线法）自动评级【322】铜及铜合金_平均晶粒度测定方法…YS/T 347-2004 自动评级【328】彩色试样图像平均晶粒度测定方法２ 2、非金属夹杂物显微评定【002】非金属夹杂物显微评定…GB 10561-89 自动评级【252】钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法…GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998 3、贵金属氧化亚铜金相检验【003】贵金属氧化亚铜金相检验…GB 3490-83 自动评级 4、脱碳层深度测定【004】脱碳层深度测定…GB 224-87 辅助评级 5、铁素体晶粒延伸度测定【005】铁素体晶粒延伸度测定…GB 4335-84 自动评级 6、工具钢大块碳化物评级【006】工具钢大块碳化物评级…GB 4462-84 自动评级 7、不锈钢相面积含量测定【007】不锈钢相面积含量测定…GB 6401-86 自动评级 ８、灰铸铁金相【008】铸铁共晶团数量测定…GB 7216-87 自动评级【056】贝氏体含量测定…GB 7216-87 【058】石墨分布形状…GB 7216-87 比较评级 【059】石墨长度…GB 7216-87 辅助评级【065】珠光体片间距…GB 7216_87 【066】珠光体数量…GB 7216_87 自动评级【067】灰铸铁过冷石墨含量…SS 2002-01 【185】碳化物分布形状…GB 7216-87 比较评级 【186】碳化物数量…GB 7216-87 自动评级 【187】磷共晶类型…GB 7216-87 比较评级【188】磷共晶分布形状…GB 7216-87 【189】磷共晶数量…GB 7216-87 自动评级
金相分析基础
《金相分析基础》 指导书 材料系热加工教研室
实验一金相试样的制备 一．实验目的 1.初步掌握制备金相试样的常规方法及要点。 2.初步掌握金相试样的制备技术，提高动手能力 二．实验内容 正确地检验和分析金属的显微组织必须具备优良的金相试样。金相试样的制备分取样、磨制、抛光、组织显示（浸蚀）等几个步骤。 1.取样：取样应根据被检零件的检验目的，选择有代表性的部位。 同时还须考虑切取方法、检验面的选择及样品是否需要装夹或镶嵌。切取试样时应防止样品过热和变形。金相样品的尺寸一般以12×10mm为宜。 2.对于细小或形状特殊的试样，如线材、细小管材、薄板、锤击碎 块等。在磨光时不易握持，用镶嵌方法镶成标准大小的试块，常用的镶嵌法有相机械夹持法和有机材料镶嵌法等。 3.磨制：分粗磨和细磨两步。粗磨是将切割后的试样在砂轮上磨平， 对不作表层检验或测量的试样磨平后应倒角。细磨是消除粗磨时产生的磨痕，为试样磨面的抛光做好准备。细磨一般在从粗到细不同粒度的一系列砂纸上进行。 4.抛光：目的为去除金相磨面上因细磨而留下的磨痕，使之成为光 滑、无痕的镜面。金相试样的抛光可分为机械抛光、电解抛光、
化学抛光三类。机械抛光简便易行，应用较广。 5.组织显示：由于金属中合金成分和组织的不同，造成腐蚀能力的 差异，腐蚀后使个组织间、晶界和晶内产生一定的衬度，金属组织得以显示。常用的金相组织显示方法有：（1）化学浸蚀法；（2）电解浸蚀法；（3）金相组织特殊显示法。其中化学显示法最为常用。 三．实验设备及材料 设备：切割机、砂轮机、金相砂纸一套，玻璃板一块、金相试样抛光机、腐蚀用的试剂、抛光悬浮液、酒精、脱脂棉、夹子、吹风机。材料：不同热处理后的45钢、20钢、T8钢、T12钢之中的任意两块。四．实验步骤 1.教师讲解试样制备的一般过程，并作教学演示。、 2.先取样（切割），在进行粗磨，然后把试样分别进行退火、淬火、 回火等热处理。待试样冷却准备磨制。 3.每位同学领取已预先经砂轮平整的金相样品一只，依次在砂纸上 磨制。每换一道砂纸时，应将样品磨面洗净，同时旋转90°进行磨制，并观察上道磨痕的去除情况。 4.将细磨好的试样在水中冲洗，而后进行粗抛（Al2O3）和细抛 （Cr2O3）。粗抛后应用水将样品冲洗后在细抛。 5.将细抛好的试样再用水洗净，酒精冲洗后用电吹风吹干，然后选
金相培训课程--抛光
1.金相抛光介绍 金相样品在经过研磨后已经去除热损伤和变形层，样品表面平整，划痕在15微米左右，肉眼可见，并不适合显微观测。 抛光是在显微观测前对研磨表面进行进一步的修复，可逐次将划痕控制在1微米或以下，目视为镜面，适合显微观测。 鉴于样品材质硬度不同，抛光布料选也不一样。软质材料选用柔软厚实的抛光布，硬质材料则选用紧实纤薄的抛光布。 抛光布本身的磨削能力有限，需要添加悬浮液磨粒来实现物料磨除。根据磨粒的大小，抛光可逐级粗抛光，精细抛光，以及氧化物抛光。来自抛光液的磨粒储藏在抛光布的纹理内，样品经过是实现磨削功能，因此，抛光布的纹理粗细必须与对应的磨粒相匹配。 为适应不同的抛光需求，品种丰富的抛光材料必不可少，不同特质的面料用于不同材料的抛光，促进抛光效果趋近完美。 2.国内抛光步骤的处理 常规方法： 我们国内大多采用较为简易的手动抛光方式，并且基本全部使用单一的绒布材质，以卡箍形式固定，并配合手工配置的氧化物悬浮液。抛光过程中抛光布容易褶皱，抛光效果较大依赖于经验和技巧，同时整个抛光效率下降，往往造成过度抛光现象，边缘及硬质位置出现圆化；同时抛光过程不可控，结果再现性不好。 改良方法： 稍微好一些的实验室采用带有背胶的抛光布，将离型纸揭去后粘连在抛光机支持盘上，这样可以有效避免抛光过程中抛光布的脱落和褶皱，抛光过程相对稳定，但是在悬浮液的作用下，背胶容易失效脱落，甚至对支持盘面造成一定程度的腐蚀。如果粘连牢固的地方则在移除抛光布是容易造成残胶，很难彻底清除，对盘面的平整性造成不利影响。 可靠方法： 目前国际上较为先进的磨抛方式是采用磁吸式支持盘面，抛光盘是由抛光面料以高强度胶粘到磁性钢背盘上，并且中间夹入过渡层，防止抛光液渗入。同时磁吸固定的方式稳定牢靠，移除便捷，是目前国际先进实验室通行方法。国际巨头如司特尔，标乐，上海川禾均普遍采用这种方法。 3.金相磁吸抛光盘的结构 抛光盘共有三层： 抛光布：精细纺编的布料，持久耐磨，磨粒留存久，抛光效率高。 隔离层：高强硬质隔离层，不变形不下陷，防止抛光圆角。防水耐蚀，隔离了水或腐蚀性液
金相检测国家标准汇总
金相检测国家标准汇总文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
检验类别 1、金属平均晶粒度【001】金属平均晶粒度测定… GB 6394-2002 【010】铸造铝铜合金晶粒度测定…GB 10852-89 【019】珠光体平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【062】金属的平均晶粒度评级…ASTM E112 【074】黑白相面积及晶粒度评级…BW 2003-01 【149】彩色试样图像平均晶粒度测定…GB 6394-2002 【304】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（面积法） 【305】钨、钼及其合金的烧结坯条、棒材晶粒度测试方法（切割线法） 【322】铜及铜合金_平均晶粒度测定方法…YS/T 347-2004 【328】彩色试样图像平均晶粒度测定方法２ 2、非金属夹杂物显微评定【002】非金属夹杂物显微评定…GB 10561-89 【252】钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法…GB/T 10561-2005/ISO 4967:1998 3、贵金属氧化亚铜金相检验【003】贵金属氧化亚铜金相检验…GB 3490-83 4、脱碳层深度测定【004】钢的脱碳层深度测定法…GB/T 224-2008 【130】脱、渗碳层深度测定…GB 224-87
5、铁素体晶粒延伸度测定【005】铁素体晶粒延伸度测定…GB 4335-84 6、工具钢大块碳化物评级【006】工具钢大块碳化物评级…GB 4462-84 7、不锈钢相面积含量测定【007】不锈钢相面积含量测定…GB 6401-86 ８、灰铸铁金相【008】铸铁共晶团数量测定…GB 7216-87 【056】贝氏体含量测定…GB 7216-87 【058】石墨分布形状…GB 7216-87 【059】石墨长度…GB 7216-87 【065】珠光体片间距…GB 7216_87 【066】珠光体数量…GB 7216_87 【067】灰铸铁过冷石墨含量…SS 2002-01 【185】碳化物分布形状…GB 7216-87 【186】碳化物数量…GB 7216-87 【187】磷共晶类型…GB 7216-87 【188】磷共晶分布形状…GB 7216-87 【189】磷共晶数量…GB 7216-87 【190】基本组织特征…GB 7216-87 【235】石墨长度（自动分析）…GB 7216-87 【251】灰铸铁多图多模块评级：石墨分布＆石墨长度＆基体组织＆共晶团【255】灰铸铁金相＿基本组织特征（灰度法）
金相分析与评定
金相分析与评定 1、取样与制作 全相试样的选取准则 金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一，是骓热处理质量好坏的重要手段，要进行金相检验，首先要选择合适的有代表性的金相试样。常规检验可按相关技术标准规定要求取样，失效件的检验可在损坏的地方与完事的部位分别截取试样以作比较，结合其他检测手段探究其失效的大摇大摆。 金相试样截取部位确定以后，还必须确定检验面的方向，常取横向截面或纵向截面，横向试样即试样磨面为与轧(锻)制方向垂直的截面；纵向试样即试样磨面为与轧(锻)制方向平等的截面。两种截面上有不同的检测内容，见表1-1。 金相试样的大小应便于握持及磨制，较理想的形状尺寸是磨面面积小于400m㎡，高度15～20㎜的圆柱体或长方体。 从被检测的金属材料和零件上截取金相试样可用手锯、砂轮切割机、电火花切割机、剪切、锯、鉋、车、铣等截取，必要时也可用气割法截取。金相实验室里最常用的是手锯和薄片砂轮切割。未经热处理的钢材、普通铸铁以及有色金属可用手锯切取，也可用薄片砂轮切割机切取；淬火处理后的钢材，常用切割砂轮机切取。切割时，要注意冷却，特别是用砂轮切割机时，需要有充分的冷却液进行冷却。硬而脆的可以用锤击法取样，拣出合适的形状和尺寸的试样，或者进行镶嵌。 无论采用何种方法截取试样，都就避免试样因截割加工不当而引起的显微组织变化，如淬火马氏体组织试样，若切割时冷却不当，过热发生回火形成回火马氏体组织；低碳钢、有色金属中晶粒因受力而拉长、压缩、扭曲；奥氏体类钢在外力作用下晶粒内部滑移线增加出现形变孪晶等。这就要求在截取试样过程中试样受热、受外力作用尽量小。 对于表面处理及深度的检验，取样时应注意切割面与轴线垂直。 夹持与镶嵌 当选取好的试样过小或过薄(金属碎片、钢丝、钢带、钢针、小钢球等)不易握持，或要对表面处理、表面缺陷等边缘组织试样进行检验，因此要保护试样边缘，或者试样要在自动磨光和自动抛光机上进行自动研磨、抛光时，要对试样进行夹持或镶嵌，所选用的夹持与镶嵌方法均不得改变原始组织。 1.3.1夹持法夹持法即利用预先制作好的夹具装置，把外形比较规则的圆柱体、薄板等细小试样夹在相应的夹具中。这些夹具比较简单，可自制，一般分为圆环状试样夹具和板型试样夹具，
金相显微镜的基本原理、构造及使用
5.2 金相显微镜的基本原理、构造及使用 金相显微镜可用来鉴别和分析各种金属和合金的组织结构，广泛应用在工厂或实验室进行铸件质量的鉴定、原材料的检验或对材料处理后金相组织的研究分 析等工作。还可用于半导体检测、电路封装、精密模具、生物材料等检验与测量。【实验目的】 1.了解金相显微镜的基本原理、基本结构和使用方法。 2.掌握仔细阅读显微镜使用说明书并进行正确操作的方法。 【实验原理】 显微镜的基本放大作用由焦距很短的物镜和焦距较大的目镜来完成的，物体位于物镜的前焦点外但很靠近焦点位置，物体经过物镜形成倒立的放大实像，这个像位于目镜的物方焦距内但很靠近焦点位置，作为目镜的物体，目镜将物镜放大的实像再放大成虚像，位于观察者的明视距离（距人眼250mm）处，供眼睛观察。光路图见“2.4光学基本仪器”中的图2-？ 为了减少球面像差、色像差和像域弯曲等像差，金相显微镜的物镜和目镜都是由透镜组构成的复杂光学系统。显微镜的成像质量在很大程度上取决于物镜的 质量，因此物镜的构造尤为复杂，根据对各种像差的校正程度不同，物镜可分为消色差物镜、复消色差物镜和平视场物镜等三大类。近年来，由于采用计算机技术，物镜的设计和制造都有了很大改进。 实际上，一方面，金相显微镜所观察的显微组织，往往几何尺寸很小，小至 可与光波波长相比较，此时不能再近似地把光线看成直线传播，而要考虑衍射的影响。另一方面，显微镜中的光线总是部分相干的，因此显微镜的成像过程是个比较复杂的衍射相干过程。此外，由于衍射等因素的影响，显微镜的分辨能力和放大能力都受到一定限制，目前金相显微镜可观察的最小尺寸一般是0.2μｍ左右，有效放大倍数最大为1500~1600倍。 金相显微镜总的放大倍数为物镜与目镜放大倍数的乘积。放大倍数用符号“Х”表示，例如物镜放大倍数为20Х，目镜放大倍数为10Х，则显微镜的放大倍数为200Х。通常物镜、目镜的放大倍数都刻在镜体上，在使用显微镜观察试 样时，应根据其组织的粗细情况，选择适当的放大倍数，以细节部分能观察得清晰为准。 金相显微镜最常见的有正置、倒置和卧式三大类。本实验使用的是正置金相显微镜为例，光学系统结构图如图5-2-1所示。
金相学和材料显微组织定量分析技术
金相学和材料显微组织定量分析技术 摘要：金相学被认为是金属学的先导，是金属学赖以形成与发展的基础，亦曾 被用作早期金属学的代名词；金属材料与热处理专业在过去相当一段时期内则被 简称为“金相专业”。同样，光学显微镜技术对于无机非金属材料学和其它材料分 支学科的重要作用亦类同于其对于金属学；国际上亦有建议采用材相学（materia lography）取代金相学之称，以反映其研究对象已从金属材料拓展到无机非金属 材料和高分子材料、复合材料这一现实。 关键词：金相学；图像分析；计算机仿真；材料显微组织； 介绍了材料显微组织几何形态的定量表征与分析技术及其标准化、显微组织 仿真及设计、以及金相研究时应注意的材料显微组织的若干特性等内容。对金相学、材相学、体视学、图像分析、虚拟金相学、显微组织仿真及其相互关系亦予 以讨论。 一、材料显微组织的计算机仿真与虚拟金相学 光学金相技术可以提供材料制备、加工和热处理过程中相变和显微组织演变 的许多定性和定量信息。然而，由于不透明材料三维微观组织的不直接可视性， 许多涉及三维显微组织的材料理论模型的验证，难以实际实现的显微组织演变过 程研究。基于模型的材料体视学研究、显微组织的三维可视化研究、材料显微组 织的虚拟设计等仍然需要寻求新的辅助研究方法。材料显微组织结构的计算机辅 助模型化与仿真设计即这样一种方法。利用这些既遵从材料显微组织形成和演变 规律，又已数字化且可视化的显微组织仿真的静态或动态模型，可以进行晶粒或 任何组织组成物及其动态演变过程的直观分析和定量研究（将其称为“ 虚拟金相学”），获得若干真实金相学所无法获得的组织表征信息和含时间变量的动力学显微组织数据，将有助于我们对真实材料显微组织及其各种演变过程的进一步了解，是近年来材料显微组织学的一个前沿研究方向。目前需要解决的技术问题是实现 仿真的实时间化和实尺寸化，以便将仿真模型用于实际材料及实际过程。 二、金相技术、图像分析和体视学应用的标准化 美国材料试验学会（ASTM）最早确认光学显微镜是研究和检验金属材料组织 的有效手段，并一直极为重视金相检测标准的制定，对世界各国（包括我国）金 相标准的制定和实施产生的影响非常大。以下给出与金相检测和显微组织观察相 关的一些ASTM标准供读者参考。例如，ASTM StandardE3-95为金相样品的标准 制备操作规程；E7-99a为金相学标准术语；E807-96为金相实验室评估标准操作 规程；E1351-96为现场金相复膜的制作和评价的标准操作规程；E1558-99为金相 样品电解抛光的标准指南；E1920-97为热喷涂层金相制备的标准指南；E1951-98 为标度线和光学显微镜放大倍数标定的标准指南；E2014-99为金相实验室安全标 准指南；E2015-99为显微组织观察用塑料和高分子样品制备的标准指南；等等。 在相应的科学研究与材料金相检测中，建议对这些标准以及本国的相应标准予以 高度重视。目前国际上已存在一系列利用体视学和图像分析方法进行材料 显微组织或非金属夹杂物定量分析的标准。例如，ASTM Standard E112为 确定平均晶粒尺寸的标准操作规程；E562为采用系统人工计点法确定体积分数的 标准操作规程；E768为钢中夹杂物自动评定用样品的制备与测定的标准操作规程；E930为估计金相磨面上观察到的最大晶粒的标准测定方法；E1122为采用自动图 像分析获得JK夹杂物级别的标准操作规程；E1181为表征双重晶粒尺寸的标准操 作规程；E1245为采用自动图像分析确定钢和其它金属中夹杂物数量的标准操作
金相分析技术及其应用
金相分析技术及其应用 金属的性能取决于它的成分和微观组织，其中微观组织对金属性能的影响最为直接，因此我们可以通过对金属微观组织的观察和分析（即金相分析技术）来预测和判断金属的性能，并分析其失效破坏的原因。金相分析技术是根据有关的标准和规定来评定金属材料内在质量的一种常规检验方法，并可用来判断零件生产工艺是否完善，有助于寻求零件产生缺陷的原因，因此它是涉及金属材料生产、使用和科研中一种必不可少的手段。 进行金相分析，首先应根据各种检验标准和规定制备试样（即金相试样），若金相试样制备不当，则可能出现假象，从而得出错误的结论，因此金相试样的制备十分重要。通常，金相试样的制备步骤主要有：取样、镶嵌、标识、磨光、抛光、浸蚀，但并非每个金相试样的制备都必须经历上述步骤，如果试样形状、大小合适，便于握持和磨制，则不必进行镶嵌；如果仅仅检验金属材料中的非金属夹杂物或铸铁中的石墨，就不必进行浸蚀。总之，应根据检验的目的来确定制样步骤。 一、金相试样制备与观察 1、取样 取样是金相试样制备的第一道工序，若取样不当，则达不到检验目的。因此，取样的部位、数量、磨抛光面方向等应严格按照相应的标准规定执行。 （1）取样部位和磨面方向的选择
取样部位必须与检验目的和要求相一致，使所切取的试样具有代表性。必要时应在检验报告单中绘图说明取样部位、数量和磨抛光面方向。 图1-1表示轧制型材金相试样的切取方位，一般纵断面（图1-1中的1、2、4、5）主要用于：1）检验非金属夹杂物的数量、大小和形状；2）检验晶粒的变形程度；3）检验钢材的带状组织，以及通过热处理对带状组织的消除程度。横断面（图1-1中的3）主要用于：1）检验从表面到中心金相组织变化情况；2）检验表层各种缺陷，如氧化、脱碳、过烧、折叠等；3）检验表面热处理结果，如表面淬火的淬硬层，化学热处理的渗碳层、氮化层、碳氮共渗层以及表面镀铬、镀铜层等；4）检验非金属夹杂物在整个断面上的分布；5）测定晶粒度等。 （2）取样方法 金相试样一般为φ12×12mm的圆柱体或12×12×12mm的立方体。
金相显微分析
金相显微分析基础知识 金相分析在材料研究领域占有十分重要的地位,是研究材料内部组织的主要手段之一。金相显微分析法就是利用金相显微镜来观察为之分析而专门制备的金相样品，通过放大几十倍到上千倍来研究材料组织的方法。现代金相显微分析的主要仪器为：光学显微镜和电子显微镜两大类。这里仅介绍常用的光学金相显微镜及金相样品制备的一些基础知识． （一）光学金相显微镜的一些基础知识概述一．金相显微镜的构造 金相显微镜的种类和型式很多，最常见的有台式、立式和卧式三大类。金相显微镜的构造通常由光学系统、照明系统和机械系统三大部分组成，有的显微镜还附带有多种功能及摄影装置。目前，已把显微镜与计算机及相关的分析系统相连，能更方便、更快捷地进行金相分析研究工作。 1．光学系统： 其主要构件是物镜和目镜，它们主要起放大作用。并获得清晰的图象。 物镜的优劣直接影响成象的质量。而目镜是将物镜放大的象再次放大。2．照明系统： 主要包括光源和照明器以及其它主要附件 （1）光源的种类： 包括白炽灯（钨丝灯）、卤钨灯、碳弧灯、氙灯和水银灯等。常用的 是白炽灯和氙灯，一般白炽灯适应于作为中、小型显微镜上的光源 使用，电压为6—12伏，功率15—30瓦。而氙灯通过瞬间脉冲高压 点燃，一般正常工作电压为18伏，功率为150瓦，适用于特殊功能 的观察和摄影之用。一般大型金相显微镜常同时配有两种照明光源， 以适应普通观察和特殊情况的观察与摄影之用。 （2）光源的照明方式： 主要有临界照明和科勒照明。散光照明和平行光照明适应于特殊情 况使用。 1）临界照明：光源的象聚焦在样品表面上，虽然可得到很高的亮度，但对光源本身亮度的均匀性要求很高。目前很少使用。 2）科勒照明：特点是光源的一次象聚焦在孔径光栏上，视场光栏和光源一次象同时聚焦在样品表面上，提供了一个很均匀的照明场，目
深入解剖金相学和材料显微组织定量分析技术(一)
深入解剖金相学和材料显微组织定量分析技术（一）金相技术作为材料研究和检验手段，要追溯到索拜（Sorby）1860 年开始运用光学显微镜研究金属内部组织并于1864 年在历史上最早发表金属显微组织的论文。此后，光学显微镜逐渐成为研究和检验金属材料组织的有效手段。正因如此，金相学被认为是金属学的先导，是金属学赖以形成与发展的基础，亦曾被用作早期金属学的代名词；金属材料与热处理专业在过去相当一段时期内则被简称为“金相专业”。同样，光学显微镜技术对于无机非金属材料学和其它材料分支学科的重要作用亦类同于其对于金属学；国际上亦有建议采用材相学(materialography)取代金相学之称，以反映其研究对象已从金属材料拓展到无机非金属材料和高分子材料、复合材料这一现实。 目前，金相技术仍是材料科学与工程领域最广泛应用的、易行有效的研究和检验方法，金相检验则是各国和ISO国际材料检验标准中的重要物理检验项目类别。但随着材料研究与检验方法的不断丰富，为与其它实验手段区分，目前金相学习惯上已只取其狭义，主要指借助光学（金相）显微镜、放大镜和体视显微镜等对材料显微组织、低倍组织和断口组织等进行分析研究和表征的材料学科分支，既包含材料三维显微组织的成像（imaging）及其定性、定量表征，亦包含必要的样品制备、准备和取样方法。其观测研究的材料组织结构的代表性尺度范围为10-9-10-2m 数量级，主要反映和表征构成材料的相和组织组成物、晶粒（亦包括可能存在的亚晶）、非金属夹杂物乃至某些晶体缺陷（例如位错）的数量、形貌、大小、分布、取向、空间排布状态等。当需要对不透明材料的三维显微组织进行无偏定量表征时，基于几何概率学、定量金相学和图像分析技术等发展起来的材料体视学测试技术则成为必不可少的工具。 本文将主要扼要介绍材料显微组织几何形态的定量表征与分析技术及其标准化、显微组织仿真模型、以及金相研究时应注意的材料显微组织的若干特性等内容。 1、图像分析和体视学 金相学或显微组织学在材料科学与工程领域中的重要功能是对材料的宏观和显微组织及其与材料加工处理过程的行为、性能以及使用功能的关系给出真实和统计可靠的定量描述。在获得不透明材料三维组织几何形态的定量表征信息方面，图像分析和体视学起着几乎不可替代的作用。 图像分析技术可定义为从图像（多为二维）中提取特定几何形态和光密度数据的技术或方法。既可采用计算机辅助专用全自动图像分析仪的快速分析方法，亦可选用不需要任何复