金相學講義
一、金相學
金屬和合金的效能取決於它的成分和組織結構。
金相學指利用顯微鏡來研究金屬中相的形貌；
其後隨著各種相關的學科和技術的發展，「金相學」的覆蓋面逐漸擴大，經而成為綜合地研究金屬和合金成分、組織與效能關係的科學，其研究手段也推廣到肉眼、放大鏡、光學顯微鏡、電子顯微鏡以及x射線衍射等。
1、 合金鋼熱處理的研究
鋼的熱處理原理是以鋼在加熱和冷卻過程中的相變為依據的，金相技術則是相變研究的重要手段。利用金相法研究不同鋼種在不同溫度下的等溫分解過程，並綜合成等溫轉變曲線，從中引出了臨界淬火速度的概念，明確了不同合金元素對淬透性的影響。
形狀記憶合金也是通過金相分析而發現的。人們對cu-zn合金作高溫金相分析發現，馬氏體針隨溫度的公升降，長度會縮短和伸長，此類馬氏體稱為熱彈性馬氏體，具有形狀記憶效應。在冷卻時使它變形，再加熱到臨界點以上時，又恢復到原有形狀。
2、 控制機械產品的質量
產品生產過程中的每乙個環節，比如我們鍋爐行業，從原材料驗收、焊接工藝評定、加工工藝的控制的質量評定等，都要分別按照不同的標準，通過金相和其他的檢驗來確定合格與否。
3、 失效分析
機械裝備和零件在使用過程中難以避免的，會出現變形、斷裂、磨損及腐蝕等形式的失效，分析失效原因，並找出預防及補救措施，就是失效分析。失效分析涉及眾多學科和技術，需要廣泛收集原始資料並運用多種技術手段進行測試分析。其中對於判別失效最重要和最廣泛的手段就是金相分析，而某些失效事故往往只須金相分析就可做出結論。
三、金相學的發展概況
1、 金相顯微鏡
金相顯微鏡是專門用於觀察金屬和礦物等不透明物體金相組織的顯微鏡。這些不透明物體無法在普通的透射光顯微鏡中觀察，故金相和普通顯微鏡的主要差別在於前者以反射光，而後者以透射光照明。在金相顯微鏡中照明光束從物鏡方向射到被觀察物體表面，被物面反射後再返回物鏡成像。
這種反射照明方式也廣泛用於積體電路矽片的檢測工作。
金相顯微鏡是金相分析的主要儀器。20世紀初使用開始使用倒立式金相顯微鏡，影響成像質量的主要因素是像差，特別是色差和像域彎曲。早期採用延長攝影距離的辦法來改進，所以出現了大型的臥式顯微鏡，如東德的neophot系列。
60 年代後，金相專用的平場寬視域物鏡的研製成功，無需長距離投影已經可以保證攝影質量。目前金相顯微鏡採用立式投影，結構緊湊。採用高解析度的攝像頭或更高解析度的數位相機進行金相**拍攝，既提高了效率，也降低了成本。
光學顯微鏡的景深與物鏡的數值孔徑成反比，隨著放大倍數的加大，景深迅速下降。尤其是用侵蝕法顯示組織，試樣上的凹陷深度一般為數微公尺，超出了油浸物鏡的景深。
80年代後期推出「共焦雷射掃瞄顯微鏡」利用雷射束掃瞄試樣，解決了光學顯微鏡景深淺的問題，解析度也有所提高。
2、 製樣技術
金相試樣絕大多數需要經過研磨、拋光、合適的組織顯示，才能進行觀察和分析。如果使用不正確的製樣程式，會造成假象，即觀察到的影象並不是真正的內部組織狀態，而是偽組織。試樣在機械研磨、拋光的過程中，表層發生了嚴重的塑性變形。
所以試樣製備技術對於金相研究具有重要的意義，也是金相學中最活躍的研究領域。
侵蝕試劑是顯示組織的重要手段。至今金屬和合金的侵蝕試劑已經有數百種。另外還採用了真空沉積、電解陽極、熱染、真空陽極及磁侵等侵蝕技術。
其中值得重視的是恆電位控制法，用於電解和拋光不同金屬或不同狀態的金屬的同種金屬，對顯微組織中的析出相、碳化物進行侵蝕或進行選擇**蝕。比一般的侵蝕方法更有效、可靠，而且具有良好的重現性。
國外已經研製了系列化的製樣裝置，並推薦了適用於不同材料的製樣規範，致力於壓縮製樣步驟，提高製樣質量和縮短製樣時間。
3、 分析技術
金相組織的判定是金相分析的核心，它包括定性和定量兩方面。在常規的金相檢驗中，以各種金相檢驗標準作為判定的依據。我國已經相繼發布和修訂了包括國標和部標在內的金相標準100餘種，內容涉及鋼鐵、非鐵材料冶金產品以及汽車，機械、焊接等各種典型零部件的金相檢驗標準。
金相組織的評定正在由定性分析向定量分析發展，並已逐步體現在金相檢驗標準中。如yb27-77《鋼的晶粒度測定法》對晶粒度的測定方法規定「一般採用比較法」，gb6394-1986《鋼的平均晶粒度測定法》等效採用美國astm e112-81，同時規定了採用比較法、面積法、截點法三種方法。2023年根據astm e112-96對gb/t6394重新起草發布。
由於測量誤差正比於測量次數平方根的倒數，因此要提高測量精度，所需測量次數應以二次方律增長，而手工測量難以滿足這一要求。於是出現了影象分析儀。利用計算機來完成成百上千次的重複測量和運算，從而為定量金相的應用創造了條件。
影象分析儀可以測出面積、周長、直徑等引數。把這些基本的引數進行不同組合，可完成複雜的影象識別功能。再將處理結果進行轉換，獲得最終結果。
四、巨集觀組織檢驗
1、概述：
用肉眼或借助於30倍以下的放大鏡對金屬的組織結構和缺陷進行檢查。這是一種較古老的檢驗方法，也是控制金屬材料和產品質量、研究鑄造和加工工藝的一種重要而簡便的方法，是其它儀器和手段所無法替代的。
目前通常的巨集觀組織檢查的內容有：斷口檢查、酸蝕試樣、塔形試樣、元素的接觸印痕檢查。
焊接接頭主要檢查焊接缺陷、熔深和焊角尺寸。
2、斷口檢驗
在材料被折斷的斷口上，記錄著許多有關材料質量方面的內容，如白點、過燒、過熱、夾雜、氣孔等。斷口檢驗包括巨集觀和微觀（掃瞄電鏡）兩方面。斷口檢驗一般採用縱向斷口。
《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》第110條也規定了斷口檢驗，但這和上面說的斷口檢驗不同，這裡是用壓斷的斷口檢驗代替射線探傷，確定焊接的裂紋、未熔合、未焊透、內凹、氣孔、夾渣等缺陷。檢查的內容基本與考規中的壓斷試驗相同。
3、酸蝕試驗
有熱酸蝕、冷酸蝕和電解酸蝕三種，以熱酸蝕效果最好。用於顯示結晶或加工造成的組織特徵細節、化學不均勻性，以及物理不均勻性。
4、塔形檢驗方法
將鋼材車削製成不同直徑的階梯試樣，用酸蝕或磁力探傷方法檢驗鋼中髮紋的情況。
發文是港內夾雜物、氣孔、疏鬆和空隙沿加工方向伸展排列而成的線狀缺陷。解決髮紋的根本途徑是提高鋼的純淨度。手段如精煉、重熔等。
5、硫印試驗
通過預先在硫酸溶液中浸泡過的相紙覆蓋在鋼樣上，得到的印跡來確定鋼中硫化物夾雜的分布位置。
原理是h2s析出使感光乳劑的鹵化銀轉變為硫化銀而變黑，從而顯示出六的分布印跡。
6、鋼中常見的巨集觀缺陷及評定原則
（1）一般疏鬆：在整個試塊**均勻分布的細小暗點或空隙。
評定原則：根據分散在整個截面上的暗點和空隙的數量、大小及分布狀態，並考慮枝晶的促膝而定，分為4個級別。
（2）中心疏鬆：暗點和空隙集中於試塊的中心部位。
評定原則：以暗點和空隙的數量、大小及密集程度而定，分為4個級別。
（3）縮孔：在鑄錠頭部或鑄件澆冒口，因最後凝固部位得不到液態金屬的補充而形成的空洞。 評定原則：根據裂縫和空洞大小而定，分為3級。屬於不允許存在缺陷。
（4）偏析：化學成分不均勻。方形偏析、點狀偏析。分4級。
（5）氣泡：鑄錠在凝固過程中釋放氣體所造成的。皮下氣泡屬不允許存在的缺陷。
內部氣泡：分3級。
（6）翻皮：在橫截面上呈現亮白色彎曲不規則的條帶，在其周圍常伴有氣孔和夾雜物。
澆注過程中，因表面氧化膜捲入鋼液，在凝固前未能浮出所致。
屬於不允許存在的缺陷。
（7）白點：鋼中的氫和組織應力共同作用下產生的細微裂紋，常見於含有cr、ni、mn
等的合金鋼基地和金工具鋼中，又是大型碳鋼鍛件中也有出現。
屬於不允許存在的缺陷。
（8）軸心晶間裂紋和內裂：一般出現在高合金不鏽耐熱鋼中。
（9）夾雜物：因冶煉或澆注系統的耐火草料、熔渣或其他髒物進入，也料操作不當、
合金料未熔化，或異金屬混入鋼中所致。
屬於不允許存在的缺陷。
（10）其他巨集觀缺陷：摺疊、粗晶、熱加工裂縫、分層、流線、脫碳、中心增碳、擠
壓裂紋等。
五、鐵碳相圖及c曲線
金屬和合金的效能取決於它的成分和組織結構。
金屬和合金的組織通常是指它由那些相所組成，以及它們之間的相互配置（包括形狀、數量大小和分布）。
「相」之組織中成分和效能均勻一致的部分。相與相之間有明顯的分界。
鐵碳合金：鋼和鐵是工業中應用最廣泛的金屬材料。它主要由鐵和碳組成的合金（其中也有少量si、mn、s、p）。通常在分析和研究問題時，總是把鋼和鐵看作由鐵和碳組成的二元合金。
鐵碳合金相圖是研究鋼鐵組織和效能的基礎。
碳在鋼中有三中存在形式：與鐵形成鐵基的間隙固溶體；與鐵形成化合物fe3c；在一定條件下形成游離態的石墨。
鐵碳相圖中有4種合金相：液態；奧氏體；鐵素體；滲碳體。
鐵碳合金通常按含碳量分為3大類：工業純鐵、鋼、生鐵。
鐵碳合金中常見的基本形態如下：
貝氏體的形態是多樣的，一般有上貝氏體、下貝氏體、粒狀貝氏體、無碳貝氏體。
粉末冶金零件的金相製樣
除鑄造 機械成形與機械加工等技術外，粉末冶金 p m 技術也是製造金屬零件的重要方法之一。該技術可極大減少鋼錠金屬的不良效能，通過混合不同金屬粉末 或金屬與非金屬粉末，可以達到預期理想的金屬效能，而採用其它方法，這些金屬通常不易熔成合金。粉末加工 將其壓制為有用形狀 以及燒結的過程費用很高，但與鍛件...
與工傷賠償金相關的法律法規
一 一次性工傷醫療補助金。標準為 七級傷殘為六個月的本人工資，八級傷殘為四個月的本人工資，九級傷殘為二個月的本人工資，十級傷殘為乙個月的本人工資。二 一次性傷殘就業補助金。標準為 七級傷殘為二十五個月的本人工資，八級傷殘為十五個月的本人工資，九級傷殘為八個月的本人工資，十級傷殘為四個月的本人工資。第...
面膜的作用
你知道嗎 如果一天早晚兩次 連續一星期，就相當於做了一次光子嫩膚，一次微雕。女人是水做的還在等什麼！一般會說 我早晨或者晚上，都會貼 實在來不及的話，那就吃飯都會隨時帶著 敷臉，不要嫌麻煩也不要認為浪費，青春就這幾年捨不得就成了黃臉婆啦 死皮形成的原因 細胞從基底層 向上推移，死在最外層 細胞不斷 ...