金相与金相制样概述

金相与 金相制样，这两个在材料学中不可或缺的专业名词，常常让初学者感到困惑。然而，深入探究后，我们会发现它们其实并不复杂。

1.1 ► 金相的定义及作用

首先，让我们来了解“金相”的含义。在材料学中，“金”最初特指金属材料，但随着学科的不断发展，它已泛化为对研究对象的一种泛称。“相”字，从字形上看，由“木”和“目”组成，形象地描绘了用眼睛观察树木的场景。这个字不仅代表着观察，更蕴含着通过细致观察和深入思考来分析、判断事物未来发展状况的深意。 金相学通过显微镜观察金属材料的显微组织，推断材料性能，为机械设计提供依据。

1.2 ► 金相制样的重要性

而“金相制样”，则是金相学中不可或缺的一环。它涉及到对金属材料的制备和样品制作，是进行金相观察和分析的前提。 制样技术保证显微组织真实完整，促进金相学研究的准确性。通过合理的制样技术，可以确保金属材料的显微组织得到真实、完整的呈现，从而为金相学研究提供可靠的数据支持。 

金相制样过程

2.1 ► 制样步骤

金相制样涉及多个步骤，包括 取样、镶嵌、磨制、抛光和浸蚀等。取样是关键的一环，需要根据检验目的选择零件的重点部位进行采样，并注意控制温度和样品大小等因素，以确保样品的原始状态和后续处理的便捷性。对于小型或形状不规则的样品，镶嵌是必要的步骤，旨在提高制备质量和保持样品在正确观察方向上的稳定性。

磨光是利用不同粒度的砂纸去除取样时产生的变形层，使试样表面达到平整化，为后续的抛光工作奠定基础。抛光则是进一步去除磨光痕迹，对选定表面进行镜面化处理，提高试样表面的光反射性，使表面呈现平整、光洁、干净的镜面状态。浸蚀是利用化学物质的腐蚀性将试样的内部组织清晰展现于显微镜下。 每一步确保样品适合显微观察。

2.2 ► 金相检验与应用

拥有精湛的制样技术和显微镜下识别金相组织的能力后，我们得以一窥金相组织的神秘面貌。但 金相检验能判断材料的力学性能与工艺正确性，决定其实际应用价值。 

金属显微组织分析

3.1 ► 显微组织的魅力

接下来，让我们一同领略金属内部显微组织的魅力。在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中，我们有机会观察到铁素体基体的球墨铸铁、工业纯铁和20钢等金属材料的内部显微组织。这些试样在显微镜下呈现出丰富多彩的形态，令人叹为观止。 显微组织在放大镜下展现材料特性，不同钢材和铸铁组织形态各异。工业纯铁的显微组织宛如一片片错落有致的稻田，平整的晶界如同田畦般清晰可见，透出一股宁静与和谐的气息。而20钢的图像则仿佛在稻田中点缀了些许水塘，使得画面在保持原有韵味的基础上更添几分生动。球墨铸铁的显微组织则宛如一场精心布置的陷阱，隐藏着未知的奥秘，诉说着一段不为人知的故事。

3.2 ► 非金属夹杂物的影响

然而，若不深入探索，仅凭肉眼观察，这三个试样似乎并无显著差异。但事实上，在制样过程中，选手们需根据不同材料的特性，精准控制用力的大小和浸蚀的时间。经过一系列精心制备，如何准确描述这些显微组织的特征呢？图5展示了水泥磨机上的ZGMn13钢篦子板，仅在使用15天左右便碎裂成块。经过详细分析，我们发现试样中存在众多形态各异的单个球状夹杂物。 非金属夹杂物会削弱金属性能，需要精确检测与分析。

金相检验的重要性

4.1 ► 金相检验的流程及应用

对金相组织的鉴别、分析与判定，即 金相检验，包括常规检验和失效分析，支撑材料质量控制和研发。生产过程中的常规检验涵盖了诸多环节，例如原材料入厂的宏观检验，通过硫印试验来探究金属材料中硫元素的分布情况，或利用酸蚀试验来检测中心疏松和锭型偏析等问题。

4.2 ► 金相组织检验的准确性

金相组织的准确呈现离不开精湛的制样技艺。以第九届全国大学生金相技术大赛的试样为例，我们进一步探讨了制样技术对金相组织辨识的重要性。在复赛和决赛中，我们偶尔会遇到一些制样瑕疵，如图9、11、13所示，它们都是在比赛直播中的金相照片截图。然而，图10、12、14则清晰地展示了相应材料的真实组织形态。 制样技术直接影响组织辨识，精准制样是检验准确的基础。