金屬材料結(jié)構(gòu)分析是揭示材料性能與材料成分、工藝措施間內(nèi)在規(guī)律的重要手段和橋梁。化學(xué)成分，原子集合體的結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部組織是決定金屬材料性能的內(nèi)在基本因素。當(dāng)化學(xué)成分給定時，金屬材料的一類性能，對結(jié)構(gòu)組織的變化反映很敏感。而這類性能有屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、硬度、韌性、伸長率、面縮率、滯彈性、蠕變、鐵磁性等。通過對組織結(jié)構(gòu)分析，來指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究，以便于更充分有效的發(fā)揮現(xiàn)有金屬材料的潛力，并進(jìn)而創(chuàng)制新的金屬材料。

　　在金屬學(xué)中，組織則是用肉眼或借助于各種不同放大倍數(shù)的顯微鏡所觀察到的金屬材料內(nèi)部的情景。金屬組織包括晶粒的大小、形狀、種類以及各種晶粒之間的相對數(shù)量和相對分布。

　　鋼鐵中常見組織：

　　金屬中鋼鐵的使用量最大，并且組織結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，在此簡單介紹常見鋼鐵中的組織：

　　1）奧氏體

　　碳與合金元素溶解在γ-Fe中的固溶體，仍保持γ-Fe的面心立方結(jié)構(gòu)。晶界比較直，呈規(guī)則多邊形。

　　2）鐵素體

　　碳與合金元素溶解在α-Fe中的固溶體。亞共析鋼中的慢冷析出的先共析鐵素體呈等軸狀。

　　3）珠光體

　　共析反應(yīng)所形成的鐵素體與滲碳體的兩相混合物， 可分為片狀珠光體和粒狀珠光體。片狀珠光體根據(jù)片層間距的不同可分為珠光體、索氏體、屈氏體。

　　4）貝氏體

　　奧氏體化鋼過冷到Bs至Ms溫度范圍內(nèi)等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，可分為上貝氏體、下貝氏體和粒狀貝氏體。

　　5）馬氏體

　　奧氏體化鋼以大于vk的冷卻速度快冷到Ms溫度以下的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，可分為片狀馬氏體和板條馬氏體。

　　6）滲碳體當(dāng)鐵碳合金的含碳量超過鐵的溶解度時，多余的碳將以碳化物的形式存在于合金中，常見θ 碳化物稱為滲碳體。

　　7）魏氏組織

　　如果奧氏體比較粗大，冷卻速度又比較適宜，先共析相有可能呈針狀（片狀）形態(tài)與片狀珠光體混合存在，稱為魏氏組織 。

　　8）萊氏體

　　奧氏體與滲碳體的共晶混合物，呈奧氏體呈顆粒狀分布在滲碳體的基體上。

　　9）回火組織

　　淬火鋼件室溫組織是馬氏體和殘余奧氏體，是亞穩(wěn)相，一旦加熱，按照回火溫度的不同，可以分為回火馬氏體、回火屈氏體、回火索氏體、粒狀珠光體。

　　組織分析的內(nèi)容和手段：

　　金屬組織分析檢驗(yàn)的內(nèi)容和手段主要分為：低倍組織檢驗(yàn)、高倍組織檢驗(yàn)和電鏡顯微組織檢驗(yàn)。

　　（1）低倍組織檢驗(yàn)，是指用肉眼或放大鏡觀察金屬的縱橫斷面上的組織，也叫宏觀組織檢驗(yàn)。宏觀分析是一種檢查產(chǎn)品或半成品質(zhì)量的方法。低倍組織檢驗(yàn)常用的試驗(yàn)方法如下：

　　①酸浸試驗(yàn)：分熱酸浸（70~80℃）和冷酸浸兩種。根據(jù)不同的金屬材料采用不同的酸液。檢驗(yàn)的內(nèi)容主要是將金屬材料中的疏松、偏析、氣泡、白點(diǎn)和非金屬夾雜等顯露出來。

　　②塔形車削發(fā)紋檢驗(yàn)：把規(guī)定尺寸的塔形試樣進(jìn)行熱酸浸，且于顯示沿軋制方向的不一定長度、深度的小裂紋。

　　③硫印試驗(yàn)：在檢驗(yàn)的試樣上覆以用5%~10%硫酸水溶液浸過的相紙，呈現(xiàn)深棕色印痕，用于檢驗(yàn)鋼中硫的數(shù)量與分布。

　　④斷口試驗(yàn)：是檢驗(yàn)金屬材料宏觀缺陷的重要方法之一，可與酸浸檢驗(yàn)并用，互相補(bǔ)充。按金屬材料品種和檢驗(yàn)的要求不同，試樣在檢驗(yàn)前要經(jīng)過不同方式的熱處理，分淬火斷口、退火斷口和調(diào)質(zhì)斷口，通常都采用淬火斷口。在淬火斷口上可以發(fā)現(xiàn)白點(diǎn)、夾雜、夾層、氣孔等缺陷。比如，退火斷口用于軸承鋼和工具鋼，可檢查晶粒的均勻細(xì)密程度，以顯示碳析出、夾雜、縮孔等缺陷。調(diào)質(zhì)斷口只用于少數(shù)鋼材，斷口形貌能在一定程度上反映鋼的力學(xué)性能。

　　（2）高倍組織檢驗(yàn)，即顯微組織檢驗(yàn)，是用放大100~2000倍的顯微鏡對金屬材料內(nèi)部進(jìn)行觀察分析的檢驗(yàn)方法。檢驗(yàn)內(nèi)容有組織評定、非金屬夾雜、帶狀組織、碳化物不均勻性、碳化的液析、脫碳層深度測定、球狀組織級別評定、網(wǎng)狀組織級別評定和奧氏體晶粒度級別評定。

　　（3）電鏡顯微組織檢驗(yàn)，也叫精細(xì)組織檢驗(yàn)，是用放大幾千倍到幾十萬倍的電子顯微鏡對金屬材料內(nèi)部進(jìn)行觀察分析。此外，還有用X射線衍射方法測定金屬和合金內(nèi)部各種相的晶體結(jié)構(gòu)、用電子探針分析組織中顯微區(qū)域內(nèi)化學(xué)成分等的組織檢驗(yàn)方法。

　　低倍檢驗(yàn)分析材料在宏觀范圍內(nèi)的化學(xué)和物理的不均勻性；高倍和電鏡檢驗(yàn)分析材料在微觀范圍內(nèi)的精細(xì)組織結(jié)構(gòu)如晶粒、亞晶、位錯和第二相粒子等，在精細(xì)組織中才能發(fā)現(xiàn)的差異有時可以使宏觀性能發(fā)生很顯著的變化。

　　金屬材料組織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同的化學(xué)成分或偏析、加工工藝、熱處理工藝均對組織結(jié)構(gòu)有很大的影響。因此對金屬材料組織結(jié)構(gòu)分析時，需要了解其成分、生產(chǎn)工藝以及力學(xué)性能，并結(jié)合低倍和高倍組織觀察，方能夠?qū)M織進(jìn)行準(zhǔn)確的評定。
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　　審核編輯：ymf