成都金相分析镀层厚度测试镀层成分分析 金相或金相学所做的工作与前面讲的两个故事是相通的，如同观察树的外形，能够推断一颗小树苗将来能结出什么样的果实或长成硬质木材还是软质木材，观察一匹小马驹能够推断出哪种马会成为千里马。金相学简单的说就是通过观察金属材料，来判别和推测一种金属材料所具有的性能，使我们预先就知道哪种材料能制作锋利的刀剑，哪种材料能制作柔软的弹簧，从而依据机器零件所承担的工作任务以及零件所处的工作环境，合理地选择不同性能 （主要包括材料强度、硬度、塑性、韧性、耐高温性、耐腐蚀性等等） 的材质，从而有效提高机器零件的可靠性和使用寿命。

　　要对金属材料进行观察，不能只凭肉眼，还必须借助于专业显微镜。目前在金相检测方面所使用的主要是金相显微镜、电子显微镜和体视显微镜 （放大倍数小于50倍）。因此，金相学基本可以表达为借助于显微镜对材料显微组织进行研究和表征的材料学科的一个分支。

　　下面我们再说一说“金相制样”。

　　通过前面的表述我们知道了金相分析是用金相显微镜来观察金属，但金属的自然表面很粗糙，很难直接看到其内部组织，除断口观察等一些非常特殊的情况，一般都需要对被观察的对象进行表面处理，其目的就是为了能在显微镜下清楚地看到内部组织。这个对观察对象进行处理的过程就是金相制样。

　　金相制样通常包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工作过程，需要一定的技术技能来支撑，才能制作出满足显微观察并准确反映出零件真实形态的合格的金相试样。从取样来说，要从检验的关注点出发，选择零件的重点部位采样，采样中应使用合适的方法，特别注意控制温度、样品大小等因素，保证样品的原有状态和为后续的处理提供方便；对很小的样品和形状很不规则的样品要进行镶嵌，以提高制备质量和样品保持在正确观察方向上；磨光是利用不同粒度的砂纸，把取样时表面留下的变形层减少到低程度甚至为零，并使试样表面平整，也为抛光奠定良好的基础；抛光是去除磨光时留下的磨痕，对已选定表面进行镜面化处理，提高试样表面的光反射性，抛光后的试样表面应是平整、光洁、干净的镜面；浸蚀是利用化学物质的腐蚀性使试样的内部组织能清晰的展示在显微镜下。整个金相制样过程需要有认真细致的工作态度和熟练过硬的技术技能。

　　丰富多彩的金相组织

　　金属内部到底长什么样呢？每一次在显微镜下看到图像的人都会感到惊讶，会被金属内部组织的丰富多彩所打动。下面以2020年由教育部高等学校材料类专业教学指导委员会主办、太原理工大学承办的“徕卡杯”第九届全国大学生金相技能大赛上使用的三个试样为例，先来感受一下金属内部显微组织的魅力。

　　这三个试样分别是铁素体基体的球墨铸铁、工业纯铁和20钢。

　　工业纯铁的组织犹如不规则的稻田，平整的地面、清楚的田畦，一派祥和的气息；20钢的图像似乎在稻田间又多了一些水塘，画面显得更加丰富；球墨铸铁的图像又好似有人不怀好意地挖了一些陷阱，隐藏着一段神秘的故事。那么这到底都是些什么东西？有什么样的故事呢？

　　如果不标识，只从外表看，三个试样没有什么区别，如图1所示。但是参加比赛的选手都知道，这三种材料制样过程中用力的大小、浸蚀时间的长短有很大差异。经过一番艰辛的制样，又如何准确地描述显微组织呢？

　　图1 三个试样的初始状态

　　显微组织要从组织的形态、颜色、分布、晶粒大小和组织组成物的多少几个方面来描述，其次还要注明材料的名称、处理状态、浸蚀剂、放大倍数，给人一目了然、清新舒适的感觉，如图2、图3、图4所示 （均为参赛选手训练时的金相照片）。

　　图2 工业纯铁

　　图3 20钢

　　图4 球墨铸铁

　　梦幻般的金属微观世界

　　金属材料内部组织结构极其丰富。就拿我们常见的工程材料 ?? 钢铁来说，其基本组织有奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体、莱氏体、马氏体、贝氏体等等，还有很多不同类型的夹杂物。同种材料在不同的处理状态下其显微组织不同，力学性能差异也很大；不同材料在同种处理状态下其力学性能相近。同种显微组织使用不同的浸蚀剂，颜色也会不同；显微镜的照明方式不同，同种组织结构也会呈现出不同的特征。

　　以下是实验教学和零件失效分析试样的金相照片。

　　图5 水泥磨机上的ZGMn13钢篦子板，使用15天左右就碎裂成块。分析时发现试样中存在很多单个球状不同类型的夹杂物。图中所示就是其中一个夹杂物在不同照明方式下通过显微镜观察到的形貌。作为材料中有害物的杂质相，非金属夹杂物就像人体中的“癌细胞”一样会破坏正常的机体组织，割裂金属基体的连续性，恶化材料的力学性能，显著降低零件的使用寿命。所以在显微组织鉴别中，对非金属夹杂物的评定也是一项很重要的内容。

　　图6 抛丸机上的抛丸在离心式铸造过程中大量破裂。图中所示为试样中琉璃质球状非金属夹杂物在不同照明方式下通过显微镜观察到的形貌。璀璨若星辰的玻璃质球状夹杂物在正交偏振光下具有“暗十字”特征，在暗场下呈现“等色环”现象。千里之堤，溃于蚂穴。非金属夹杂物在金属材料中就充当着这个“小蚂蚁”的角色，它时时处处在影响着金属材料的使用性能，所以材料的净化也十分重要。