金相顯微鏡應用

簡(jiǎn)介

金相檢驗主要是通過(guò)采用定量金相學(xué)原理，運用二維金相試樣磨面或薄膜的金相顯微組織的測量和計算來(lái)確定合金組織的三維空間形貌，從而建立合金成分、組織和性能間的定量關(guān)系。這種技術(shù)不僅僅大大提高了金相檢驗的準確率更是提高了其速度，大大縮短了工作時(shí)間。

重要性

從某種意義上而言，金相檢驗就是在人們主觀(guān)意識的基礎上對于金屬內部結構的研究與分析，將物理冶金學(xué)理論運用到實(shí)際的操作過(guò)程中，針對其金屬以及合金的成分進(jìn)行檢驗，性能的分析。
在進(jìn)行金相檢驗之前必須做好以下兩個(gè)方面的準備工作：一是針對材料的組成結構以及性能進(jìn)行大量的測試研究，通過(guò)理論化的數據完成對材料的認識。二是根據材料的特性進(jìn)行相互之間的對比與規律性的研究，從而得知材料間的共性特點(diǎn)以及特殊性能，這對于金相檢驗有著(zhù)極其重要的指導意義。在許多工業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，金相檢驗都得到了很好的發(fā)展并發(fā)揮了極其重要的地位，尤其是在對材料進(jìn)行檢驗的過(guò)程中更是發(fā)揮了不可替代的重要作用。利用顯微組織結構的特性以及控制手段對發(fā)展中的冶金材料、機械制造、能源建筑等都進(jìn)行了相關(guān)的檢驗。它是材料研究中重要的組成部分之一，同時(shí)新材料的不斷出現，也大大促進(jìn)了金相檢驗技術(shù)的發(fā)展。

舉例

隨著(zhù)鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展壯大，以以下三種常用的鋼材為例闡釋金相檢驗在材料研究中的重要意義及其作用。一是熱軋普碳鋼材，這種鋼材是可以通過(guò)優(yōu)化工藝進(jìn)行廉價(jià)生產(chǎn)的金屬材料。二是低合金鋼高強度熱軋鋼材；三是合金結構鋼。這三種鋼材嚴格意義上來(lái)講都屬于在顯微結構下進(jìn)行金相檢驗的一種金屬材料。下面就針對這三種鋼材材料檢驗進(jìn)行詳細的分析與總結。
化學(xué)成分與金相組織
首先在進(jìn)行化學(xué)成分分析與金相組織檢驗的同時(shí)，必須清楚的了解什么是合金設計，其根本目的及其意義。在進(jìn)行合金設計的過(guò)程中，主要的就是對組織設計進(jìn)行很好的測評，了解成分與組織之間的相互敏感度，必須選擇滿(mǎn)足特性需要的組織結構進(jìn)行分析控制。這些性能的好壞與受控成分、表面組織以及應力情況等有著(zhù)直接的關(guān)系。所以在進(jìn)行金相組織檢測的同時(shí)必須清楚的掌控其材料的性能、化學(xué)成分。合金設計的目的就是為了將各個(gè)工程建設的各項性能有機的結合在一起，將其性能*化。將組織結構的性能配置控制在可操作的范圍之內。這樣不僅僅能夠準確的進(jìn)行測算更加能有效的解決資源。如馬氏體形態(tài)、貝氏體形態(tài)等首先受控于碳的含量。低碳鋼淬火后得到板條狀馬氏體，而高碳鋼淬火后得到針狀馬氏體。所以，金相檢驗是驗證和解釋所設計成分是否合理的強有力的手段。
組織演變規律與工藝制度
在每一個(gè)生產(chǎn)工序中，都必須先確定其材料的化學(xué)成分，然后再系統的了解材料的施工設備、制造工藝。這里面所指的主要是冶煉、鑄造、熱處理等技術(shù)。采用的金相檢驗技術(shù)針對每一個(gè)施工工藝及環(huán)節進(jìn)行準確的判斷評估，可以通過(guò)儀器了解到顯微組織結構的變化以及特征。早的應用技術(shù)主要是存在于鑄造樹(shù)枝晶的制作與混合中，但是原有的晶體制造工藝并不是很完善，并不能很好的進(jìn)行測試，這也是導致某些工藝技術(shù)鐵素體不完整的主要原因，對此必須加強這種工藝制度的完整性以及組織規律變化的考察研究。
金相學(xué)與材料科學(xué)
顯微鏡的發(fā)展給合金設計帶來(lái)了革命性的變化。*，人類(lèi)冶煉金屬通過(guò)各種途徑了解合金工藝過(guò)程、特性以及使用性能的漫長(cháng)歷史，直到有了金相顯微鏡后才形成了當今的冶金科學(xué)。顯微組織與宏觀(guān)力學(xué)關(guān)系的認識，為成分-組織-性能半定量或定量的研究和建立關(guān)系式創(chuàng )造了條件，為材料的發(fā)展奠定了理論基礎。其中，典型的就是Hall-Petch關(guān)系式。該關(guān)系式是細晶強化的理論依據，是20世紀下半葉與鋼的組織細化相關(guān)的5個(gè)重大成就之一。所以，必須依靠實(shí)際的金相研究和金相檢驗工作，來(lái)證實(shí)材料設計的科學(xué)性，制定工藝的合理性。

內容

金相檢驗分析，不僅有組織識別還有評定，既有定性還有定量、半定量的檢測。金相檢驗的內容歸納起來(lái)有以下幾項：（1）材料基體相的組織結構及其缺陷；（2）顯微組織的取向和狀態(tài)的非均勻性，如帶狀、分布不均、晶粒度等；（3）第二相的類(lèi)型、結構、組成、數量、形態(tài)、尺寸和分布；（4）研究原子按鍵力分布的晶體結構和電子按能量分布的原子、離子結構。就顯微組織檢驗來(lái)說(shuō)，顯微組織檢驗是通過(guò)一個(gè)二維截面視圖來(lái)建立一個(gè)三維結構圖形的，這樣在顯微組織檢驗中就分為4個(gè)級次。正確識別是什么顯微組織；定性的顯微組織狀態(tài)；定量的顯微組織狀態(tài)；顯微組織與性能之間的關(guān)系。

應用技術(shù)

在金相檢驗中主要應用的技術(shù)有三種：（1）顯像技術(shù)，應用顯像技術(shù)來(lái)揭示材料的顯微組織、斷口形貌特征、各種缺陷形貌特征、表面狀態(tài)等。這種技術(shù)包括兩個(gè)方面即腐蝕技術(shù)、成像技術(shù)。腐蝕技術(shù)是根據不同受檢材料和檢驗項目，選用不同的試劑和方法進(jìn)行腐蝕。成像技術(shù)就是利用顯微鏡成像原理如光學(xué)顯微鏡的暗場(chǎng)技術(shù)、偏光技術(shù)、干涉技術(shù)等，它主要記錄和顯示材料的二維平面微觀(guān)組織結構特征；（2）衍射技術(shù)，主要用來(lái)分析材料的晶體結構。晶體缺陷及晶體位向關(guān)系等問(wèn)題，衍射技術(shù)中經(jīng)常使用的設備是X-射線(xiàn)儀、電子衍射儀等；（3）微區成分分析技術(shù)，利用化學(xué)成分分析來(lái)研究材料的基體、第二相、夾雜物以及腐蝕產(chǎn)物的組成，尤其是材料中微量元素對材料性能的影響等。它所使用的儀器有電子或離子探針、譜儀等。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷變化與發(fā)展，信息化的不斷涌現，數字化成像技術(shù)的普及對于金相檢驗而言更是一種全新的挑戰，所以這就要求其相關(guān)的技術(shù)人員必須加強專(zhuān)業(yè)知識的學(xué)習與完善，不斷將新的技術(shù)、新的理念融入于金相檢驗技術(shù)中，不斷提高自身科學(xué)文化素質(zhì)，在工作中以認真負責的態(tài)度進(jìn)行材料的檢驗與分析，當發(fā)現問(wèn)題時(shí)要給予及時(shí)的處理與解決，保證其金相檢驗在實(shí)際操作中的理論意義及其技術(shù)水平 。