金相檢驗(yàn)的地位、作用和檢驗(yàn)技術(shù)

摘 要：經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，汽車行業(yè)的不斷壯大以及工業(yè)機(jī)械的快速發(fā)展，在一定程度上帶動了特鋼行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。但是隨著各種新技術(shù)以及高端設(shè)備的不斷出現(xiàn)，對于特鋼行業(yè)而言要求其質(zhì)量不斷提升以及自主創(chuàng)新的能力越來越強(qiáng)，為了適應(yīng)時(shí)代社會發(fā)展的需要，滿足其質(zhì)量要求，特鋼行業(yè)必須加強(qiáng)自主創(chuàng)新的能力。總體而言，就我國目前特鋼產(chǎn)量而言，還是具有一定優(yōu)勢的。文章主要針對金相檢驗(yàn)技術(shù)在特鋼中的重要應(yīng)用進(jìn)行簡要分析與總結(jié)，以此推動特鋼行業(yè)的發(fā)展建設(shè)，真正意義上促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：金相檢驗(yàn)；發(fā)展；重要性

引言

金相學(xué)的出現(xiàn)從某種意義上而言，是社會發(fā)展進(jìn)步的必然結(jié)果。它利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)以及信息技術(shù)對金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并逐漸得以發(fā)展完善。早期金相學(xué)的發(fā)展主要是借助于光學(xué)顯微鏡進(jìn)行分析，但是信息技術(shù)的出現(xiàn)，電子顯微鏡的使用大大提高了金相對金屬的組織結(jié)構(gòu)分辨能力。金相檢驗(yàn)工作是一項(xiàng)比較復(fù)雜的高深工作，不僅僅要求檢驗(yàn)人員具備專業(yè)的檢驗(yàn)技能及扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，更要求其具備高的業(yè)務(wù)素質(zhì)以及實(shí)際操作能力。所以，從這個(gè)角度而言，金相檢驗(yàn)工作必須通過專業(yè)人員進(jìn)行實(shí)際操作，這對提高機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量有著極其重要的影響。

1 金相檢驗(yàn)在材料研究中的重要性

何為金相檢驗(yàn)？就是通過物理學(xué)專業(yè)冶金知識對物體材料進(jìn)行金屬分析以及合金成分的研究，并依據(jù)對組織性能的研究來對金屬內(nèi)在屬性作出正確的判斷，這種檢驗(yàn)方法就是通常我們所說的金相檢驗(yàn)技術(shù)。

在實(shí)際材料檢驗(yàn)過程中，必須對所研究材料進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)與測試，利用大量的物理化試驗(yàn)才能對材料進(jìn)行分析，進(jìn)而獲得對金屬材料的認(rèn)知。不僅如此，還要研究相互之間所存在的變化規(guī)律，比較同類材料之間變化的性能規(guī)律，利用大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來判斷。

以上論述，都充分表明金相檢驗(yàn)的原理及其方法是通過對金屬結(jié)構(gòu)以及性能進(jìn)行分析進(jìn)而總結(jié)出金屬之間的相互關(guān)系。在很多制備材料檢驗(yàn)中利用金相檢驗(yàn)這種方法對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析都取得了很好的效果，由此也體現(xiàn)出，金相檢驗(yàn)在特鋼檢驗(yàn)中的重要地位。

從某種角度而言，所有工藝檢驗(yàn)都是為了獲得對金屬材料更好的控制，熟悉它們的組織結(jié)構(gòu)及性能。金相學(xué)的出現(xiàn)將對其產(chǎn)生極其重大的影響，尤其是在冶金、機(jī)械制造、動力學(xué)、能源、國防等方面都被廣泛應(yīng)用。由此可見，金相檢驗(yàn)是材料研究中必不可少的重要組成，它的廣泛使用也反過來促進(jìn)了相關(guān)機(jī)械設(shè)備的發(fā)展。

2 金相檢驗(yàn)在現(xiàn)代材料研究中的作用

在鋼鐵行業(yè)發(fā)展過程中，主要有以下三種類型被廣泛使用與研究。一類是熱軋普碳鋼，它主要是通過優(yōu)化顯微組織結(jié)構(gòu)來生產(chǎn)低價(jià)的金屬材料；二類是低合金鋼、高強(qiáng)度熱軋鋼混合鋼材；三類是合金結(jié)構(gòu)鋼材。這三類鋼材的使用對整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展以及工業(yè)發(fā)展都有著極其重要影響。貫穿整個(gè)鋼材生產(chǎn)，金相檢驗(yàn)技術(shù)的出現(xiàn)更是推動了其發(fā)展。利用顯微結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行分析及優(yōu)化控制。

2.1 化學(xué)成分與金相組織

合金設(shè)計(jì)主要是通過兩方面內(nèi)容對其進(jìn)行研究分析：成分及組織。兩者之間依據(jù)工程作業(yè)需要以及各項(xiàng)基本性能來對材料進(jìn)行性能控制，針對內(nèi)部組織存在缺陷、雜質(zhì)過多以及表面應(yīng)力狀態(tài)差的材料都要進(jìn)行很好的控制。合金設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是通過對組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，然后利用化學(xué)元素對其進(jìn)行合理的分析，此時(shí)可以利用馬氏體形態(tài)以及貝氏體形態(tài)對材料中碳含量進(jìn)行很好的控制，這也是金相組織檢驗(yàn)的主要兩種設(shè)計(jì)成分的方法。

2.2 組織演變規(guī)律與工藝制度

影響組織結(jié)構(gòu)的主要因素有制造工藝及其制造設(shè)備，這兩種因素對控制組織結(jié)構(gòu)有著極其重要的影響，其中制造工藝主要包括冶煉、鑄造、鍛軋、熱處理等工藝。從冶煉到成品的各個(gè)環(huán)節(jié)中，每個(gè)環(huán)節(jié)都對組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了極其重要的影響。金相檢驗(yàn)就是針對各種制造工藝以及制造設(shè)備采用一定的方法對其進(jìn)行檢驗(yàn)。針對每種材料在不同階段所呈現(xiàn)出來的規(guī)律變化進(jìn)行分析，然后制定出特定的制造工藝，由此更好的掌握每種材料的變化特點(diǎn)以及它們與制造工藝之間的相互聯(lián)系。

2.3 金相學(xué)與材料科學(xué)

從一定意義上而言，顯微鏡的出現(xiàn)給合金設(shè)計(jì)帶來了深刻的變革。人類歷史上冶金技術(shù)經(jīng)歷了各種合金工藝過程的發(fā)展與演變，合金工藝的創(chuàng)新與發(fā)展也經(jīng)歷了漫長的歷史過程，直到金相學(xué)的出現(xiàn)才形成了今天我們所認(rèn)識、熟知的冶金科學(xué)。從另外一個(gè)角度來講，顯微組織與宏觀力學(xué)彼此之間存在著一定的聯(lián)系，為成分-組織-性能半定量或定量的研究和建立關(guān)系式創(chuàng)造了條件，為材料的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。其中，最典型的就是Hall-Petch關(guān)系式（σs=σo+kd-1/2）。

此關(guān)系式的出現(xiàn)也是20世紀(jì)鋼組織研究細(xì)化的重要成就之一，對于鋼鐵的發(fā)展起到了至關(guān)重要的影響。金相技術(shù)的研究與檢驗(yàn)，利用科學(xué)合理的檢驗(yàn)原理將組織屬性進(jìn)行判定。即有定性還有定量、半定量的檢測。

金相檢驗(yàn)的內(nèi)容歸納起來有以下幾項(xiàng)：（1）材料基體相的組織結(jié)構(gòu)及其缺陷；（2）顯微組織的取向和狀態(tài)的非均勻性，如帶狀、分布不均、晶粒度等；（3）第二相的類型、結(jié)構(gòu)、組成、數(shù)量、形態(tài)、尺寸和分布；（4）研究原子按鍵力分布的晶體結(jié)構(gòu)和電子按能量分布的原子、離子結(jié)構(gòu)。就顯微組織檢驗(yàn)來說，顯微組織檢驗(yàn)是通過一個(gè)二維截面視圖來建立一個(gè)三維結(jié)構(gòu)圖形的，這樣在顯微組織檢驗(yàn)中就分為四個(gè)級次。a.正確識別是什么顯微組織；b.定性的顯微組織狀態(tài)；c.定量的顯微組織狀態(tài)；d.顯微組織與性能之間的關(guān)系。

3 金相檢驗(yàn)的主要應(yīng)用技術(shù)

在金相檢驗(yàn)中主要應(yīng)用的技術(shù)有三種：（1）顯像技術(shù)，應(yīng)用顯像技術(shù)來揭示材料的顯微組織、斷口形貌特征、各種缺陷形貌特征、表面狀態(tài)等。這種技術(shù)包括兩個(gè)方面即腐蝕技術(shù)、成像技術(shù)。腐蝕技術(shù)是根據(jù)不同受檢材料和檢驗(yàn)項(xiàng)目，選用不同的試劑和方法進(jìn)行腐蝕。成像技術(shù)就是利用顯微鏡成像原理如光學(xué)顯微鏡的暗場技術(shù)、偏光技術(shù)、干涉技術(shù)等，它主要記錄和顯示材料的二維平面微觀組織結(jié)構(gòu)特征；（2）衍射技術(shù)，主要用來分析材料的晶體結(jié)構(gòu)。晶體缺陷及晶體位向關(guān)系等問題，衍射技術(shù)中經(jīng)常使用的設(shè)備是X-射線儀、電子衍射儀等；（3）微區(qū)成分分析技術(shù)，利用化學(xué)成分分析來研究材料的基體、第二相、夾雜物以及腐蝕產(chǎn)物的組成，尤其是材料中微量元素對材料性能的影響等。它所使用的儀器有電子或離子探針、譜儀等。在金相檢驗(yàn)項(xiàng)目中始終要遵循“金相組織應(yīng)當(dāng)能如實(shí)反映受檢試樣（件）真實(shí)組織”的原則，所拍照的組織圖像能代表整個(gè)試樣（件）。目前，數(shù)字成像系統(tǒng)大量應(yīng)用于顯微成像，它可以很容易地將數(shù)字化的圖像存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)，也可以隨時(shí)打成照片或通過電子郵件傳遞，免除了大量的暗室操作工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，金相檢驗(yàn)技術(shù)在鋼鐵行業(yè)檢驗(yàn)中起到了不可替代的重要作用。但是隨著各種新技術(shù)的層出不窮，信息技術(shù)的廣泛發(fā)展與使用，對金相檢驗(yàn)技術(shù)更是提出了一種新的挑戰(zhàn)，金相檢驗(yàn)要想獲得長久發(fā)展就必須融新的技術(shù)元素，不斷加以創(chuàng)新，與此同時(shí)，要求檢驗(yàn)人員不斷增強(qiáng)其自身文化素質(zhì)以及專業(yè)技能的訓(xùn)練，在實(shí)踐中可以準(zhǔn)確的進(jìn)行操作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決，從而保證金相檢驗(yàn)在實(shí)踐檢驗(yàn)中能夠發(fā)揮應(yīng)有的效用，以此提升其檢驗(yàn)水平。

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