金相分析技術(shù)是指用光學(xué)金相顯微鏡,觀察,記錄,分析,金屬材料的微觀組織結(jié)構(gòu)的技術(shù)。
鐵碳合金根據(jù)含碳量的不同分為亞共析鋼,共析鋼,過共析鋼,白口鑄鐵等。不同成分的鋼,它們的金相組織各不相同。另外成分相同的鋼,根據(jù)熱處理狀態(tài)不同,它的組織結(jié)構(gòu)也各不相同。組織不同,材料的性能也不相同。所以,成分,熱處理狀態(tài)等,決定了材料的組織,材料的組織結(jié)構(gòu),又決定著材料的各種性能??梢姡芯坎牧辖M織結(jié)構(gòu)的重要作用。
金屬材料的結(jié)構(gòu),可分為:原子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)。 我們所研究的主要是金屬材料。要對這些材料進(jìn)行合理地,有效地使用,充分發(fā)揮它們的潛力,必須要了解和掌握它們的某種或某些性能。為了達(dá)到這個目的,必須對材料進(jìn)行測試。實際上金相分析技術(shù)應(yīng)該是材料測試的一種。往往和其它測試手段共同進(jìn)行,綜合分析。
關(guān)于材料測試的重要意義:
我們可以從實際應(yīng)用中的一些例子看出:
1、在設(shè)計新的設(shè)備,或新的構(gòu)件時就必須選用合適的材料,這就必須提供材料有關(guān)的性能數(shù)據(jù),特別需要提供設(shè)備或構(gòu)件實際服役的性能,來作為設(shè)計的依據(jù)。如航空母艦的鋼板。飛機(jī)發(fā)動機(jī)的材料。
2、在合成和制備新材料或制定新工藝時,要對材料的性能進(jìn)行比較,篩選,和確定*方案。如焊接工藝評定。
3、在工業(yè)生產(chǎn)中,對投產(chǎn)的原材料的質(zhì)量,必須進(jìn)行檢查,用來了解它是不是符合規(guī)格,用來保證產(chǎn)品的質(zhì)量。如壓力容器的生產(chǎn)。
4、在生產(chǎn)加工過程中要對各道工序前后的材料半成品,成品的性能進(jìn)行監(jiān)控,來明確每道工序是否穩(wěn)定正常。如壓力容器的鍛件。
5、對設(shè)備和構(gòu)件在服役條件下的安全和可靠性進(jìn)行評估,以確保它在服役過程中能夠有效正常的工作。如蒸汽鍋爐爐管。
6、對設(shè)備和構(gòu)件故障和失效時要分析設(shè)備構(gòu)件所使用的材料,在使用條件下性能的變化并探討故障和失效發(fā)生的原因,從而尋求解決和改進(jìn)和途徑。螺栓斷裂失效。
7、在材料的宏觀性能和微觀組織結(jié)構(gòu)中之間往往存在著密切的。目前材料的微觀組織結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的關(guān)系,也還于定性。因為影響因素很多,內(nèi)部的結(jié)構(gòu)還只限于對性能的說明,解釋。人們一直都想通過物理測試的研究,來提示材料的組織結(jié)構(gòu)和宏觀性能之間的一些定量關(guān)系,并找出一些規(guī)律。
近幾年來,發(fā)展的比較快,雖然有些還不那么盡如人意,但前景還是很好的。以前人們對材料的研究,很多是盲目的。如球墨鑄鐵的生產(chǎn)。所以,人們很想,很希望建立起微觀組織結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)上的這種定量的。但是實驗和理論上都有很多困難,不過人們還是在不斷地追求?,F(xiàn)在由于實驗設(shè)備和技術(shù)的飛速發(fā)展人們已經(jīng)能夠用透射電鏡和真空掃描遂道電子顯微鏡,直接看到原子的排列,但只是二維的平面排列。zui近正在研究用X射線激光,建立三維的X射線顯微鏡,進(jìn)行三維的晶格全息照像。這樣就能掌握了,原子的三維排列的細(xì)節(jié)??梢詼y原子的分布,缺陷,電子狀態(tài)等。掌握每個原子周圍的環(huán)境。這樣人們就可以把這些原子,電子層次的信息通過一系列的理論模型,計算出固體材料的宏觀性質(zhì)。如力學(xué)性質(zhì),熱力學(xué)性質(zhì),電磁性質(zhì),光學(xué)性質(zhì)等。這樣建立起一個嚴(yán)格的定量的材料科學(xué)理論。我們在研究新材料時,就可以根據(jù)材料的使用要求,設(shè)計出它的成分,原子排列,電子狀態(tài),直到介觀組織結(jié)構(gòu),zui后,用適當(dāng)?shù)墓に囀侄伟阉a(chǎn)出來。