金相學(xué)是一門古老的學(xué)科，也是一門技術(shù)性很強(qiáng)的手藝。

    什么是金相學(xué)？

    金相學(xué)是研究金屬及其合金內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)的一門科學(xué)。所說(shuō)的組織是指構(gòu)成金屬或合金組成物的直觀形貌。所說(shuō)的結(jié)構(gòu)是指金屬或合金中原子排列的特征。然而，影響組織和結(jié)構(gòu)變化的條件甚多，諸如溫度、加工變形、澆鑄情況及化學(xué)成分等。金相學(xué)就是研究金屬材料在這些變化過(guò)程中組織和結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律及其與性能之間的關(guān)系。它與金屬學(xué)有著密切聯(lián)系，可以說(shuō)金相學(xué)是金屬學(xué)的一個(gè)分支。

    金相學(xué)的主要內(nèi)容

    從分析技術(shù)來(lái)講，金相學(xué)包括宏觀組織分析、光學(xué)顯微鏡組織分析和電子顯微分析3類。

    宏觀分析

    用肉眼或在低倍（≤30倍）下觀察金屬的缺陷、斷口及粗大組織形貌等。優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)便，觀察區(qū)域大，可綜觀全貌。但人眼分辨率有限，不能洞察其細(xì)節(jié)。

    微觀分析

    指在較高倍數(shù)的光學(xué)顯微鏡下，觀察金屬材料的斷口及組織形態(tài)。光學(xué)顯微鏡用于金相分析已有一百多年的歷史，設(shè)備與方法都較成熟。在普通光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上，發(fā)展到高溫及低溫的金相裝置與觀察技術(shù)，以研究金屬材料在各種狀態(tài)下的組織形態(tài)，其最大分辨率≤0.2μm，使用倍數(shù)一般在2000倍以下。

    電子顯微鏡

    具有更高的分辨率和放大倍數(shù)，在金相學(xué)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。隨著TEM、SEM的問(wèn)世，在離子探針、激光探針等表面分析技術(shù)的配合下，金相分析技術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的階段。

    該技術(shù)可對(duì)金屬材料的斷口形貌、組織結(jié)構(gòu)及微區(qū)化學(xué)成分等進(jìn)行綜合分析與測(cè)定，因而對(duì)金屬材料及其制件的質(zhì)量控制、失效分析、新材料與新工藝的研制等，發(fā)揮著十分重要的作用。

    其他

    金相學(xué)也是一門技術(shù)性很強(qiáng)的手藝。從金相試樣的選取、制備、觀察到金相圖片的攝取，這些都是金相學(xué)的主要內(nèi)容。

    什么是奧氏體？

    奧氏體（A）是碳在γ-Fe中的固溶體，經(jīng)硝酸酒精溶液腐蝕后，在光學(xué)顯微鏡下其組織為晶界清晰可見(jiàn)，晶粒大小不等的白黃色顆粒。

    在鋼的各種組織中，奧氏體比容最小。奧氏體很軟，硬度和強(qiáng)度都較低，但具有很好的沖擊韌性，延伸率達(dá)20%~25%；無(wú)鐵磁性而富有延展性。

    什么是鐵素體？

    鐵素體（F）是碳在α-Fe中的固溶體，在光學(xué)顯微鏡下的組織形態(tài)，如下圖所示：

    鐵素體性質(zhì)軟，強(qiáng)度低，在768℃以下有鐵磁性。硬度80~120HB，抗拉強(qiáng)度245~294 MPa，延伸率30%~50%，斷面收縮率85%。

    什么是滲碳體？

    滲碳體是指鐵與碳所形成的化合物（Fe3C）。滲碳體具有復(fù)雜的正交晶格，含碳量為6.69%，硬度高而脆性大（70~75 HRC），塑性幾乎等于零。在一定條件下它可分解為鐵和石墨。

    含碳量、冷卻條件和熱處理操作等因素都會(huì)對(duì)滲碳體的形態(tài)及分布有很大的影響，滲碳體可以是球狀、塊狀和片狀，也可以呈網(wǎng)狀分布在晶界上。

    什么是珠光體？

    珠光體（P），亦稱共析體。它是鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物，是在高溫奧氏體冷卻至Ar1時(shí)發(fā)生共析反應(yīng)后的產(chǎn)物，其含碳量為0.77%。珠光體中的滲碳體以片狀分布時(shí)，稱為片狀珠光體；以顆粒狀分布時(shí)，稱為球狀珠光體。片狀珠光體在光學(xué)顯微鏡下的組織形態(tài)如下：

    片狀珠光體的σb為804~863MPa，HB為190~255，δ為11%~20%；球狀珠光體的σb為618MPa，HB為160~190，δ為120%~25%

    什么是馬氏體？

    馬氏體（M）是碳在α-Fe中的過(guò)飽和固溶體。它是在大于臨界過(guò)冷速度的過(guò)冷速度下將高溫奧氏體過(guò)冷到MS點(diǎn)以下時(shí)，通過(guò)馬氏體轉(zhuǎn)變機(jī)制形成的。在金相組織中，它的比容最大，組織很不穩(wěn)定。

片狀馬氏體