金相学史话_1_金相学的兴起

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上海市热处理学会召开第七届理事会第二次会议

上海市热处理学会召开第七届理事会第二次会议
o f T j 2 C 3 i n t h e Ag — Cu — Ti s y s t e m i n t h e t e mp e r a t u r e r a n g e 7 9 0 t o
实时观察 , 是其他技术手段所不能替代 的。若高温 金相技术增加更完善 的附加装置, 使材料的成分分
i n l f u e n c e o n d e f o ma r t i o n me c h a n i s ms d u i r n g h i g h t e mp e r a t u r e
c r e e p o f a n i c k e l b a s e s u p e r a l l o y[ J ] . Ma t e i r ls a S c i e n c e a n d
S c i e n c e a n d H e a t T r e a t m e n t , 2 0 0 1 , 4 3 ( 1 1 ): 1 1 — 1 2 .
[ 1 1 ]J a v a d S a f a i r ,S a e e d N a t e g h .M i c r o s t n r c t u r e e v o l u t i o n a n d i t s
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第1章 金相检验综述

第1章 金相检验综述

第7篇金相检验第1章引言伴随着钢铁材料在人类社会的出现和发展,人们处于对钢铁材料研究开发和制造的需要逐渐对其物质的内部构造和组织状态越来越感兴趣,于是金相学的萌芽开始出现。

然而,直到光学显微镜和照相等技术的发明才在真正意义上使人们对钢铁材料显微结构的分析成为必要和可能。

今天随着计算机技术、电子技术和信息技术的迅猛发展,新材料研究的不断深入,金相学范畴也发生了巨大的变化并有了新的内涵,从最初简单的形貌观察转向结合电子化、信息化手段对物质的变化进行细微深入的分析和探究,不断推动材料的革命性发展和创新。

可以说,在一定程度上金相学的发展也是社会发展和科学技术发展的一个缩影。

概括起来金相学的应用领域和重要性主要体现在下述几个方面:1)选材:材料的显微组织与性能存在一定的对应关系,据此,设计过程应选择能够满足设计要求的材料,确保成品零件或构件达到设计的性能要求和满足服役环境。

2)较核:包括原材料较核和工艺较核。

前者用以判断原材料是否满足国家或协议规定的技术标准。

后者则用以对新产品试制过程或新工艺方法进行检验,以判定工艺过程的正确性、合理性和先进性。

3)抽检:产品制造流程对半成品进行金相检验,确保产品的显微组织满足下道工序的加工要求,对产品进行中间过程的质量监控。

4)工艺评定:判定和鉴别产品制造工艺的合格与否以及是否满足相应的工艺标准和规范。

5)在役评价:在役条件下,零件受环境条件的影响和作用其内部和表面的显微组织会发生一定的变化,如微裂纹、腐蚀、蠕变等。

金相检验可以提供微观组织的定量变化,从而为在役零件的安全性、可靠性以及零件的在役寿命评价提供科学依据。

6)失效分析:金相检验是失效分析的重要手段之一。

金相检验能够发现工艺性和材料性缺陷,从而为失效原因的分析提供宏观和微观的分析根据。

7)研究手段:通过研究材料微观组织的变化,可以分析和推测材料性能的演化规律,为调整研究方向和工艺提供重要的依据。

21世纪科学技术的高速发展为金相学带来了新的机遇和发展契机。

金相学概论

金相学概论

金相学概论
金相学是金属材料的研究方法,其在金属材料的设计、检测以及制造过程中发挥着重要作用。

金相学涉及形状、组织、外观以及晶体结构等多个专业领域,可以帮助材料科学家和技术人员了解关于金属材料的知识,以便更好地进行材料开发、设计和制造。

金相概念分为三个层次:表金相、主金相和次金相。

表金相描述的是一块金属材料的外观特征,它可以表明该材料的厚度、形状、质地等,主金相则体现出材料的组织、结构、包覆性等,而次金相则是指晶体学性质,它给出了金属材料的晶体结构的大小和形状,并受环境影响。

金相学的研究需要采用多种技术,如金相分析技术和电子显微镜技术。

它们可以帮助金属材料科学家以及技术人员观察金属材料的外观特征和晶体结构,以及材料的性能特性,如抗冲击性、抗拉伸性和耐腐蚀性等。

金相分析技术是金相学研究中最常用的技术,它可以通过采用X 射线衍射技术或电子能谱分析技术,对被研究金属材料进行分析,并通过采用X射线衍射仪读取被研究金属材料的晶体结构信息,进而提取出其晶体参数,如晶胞参数、晶粒度、晶向和晶粒朝向等。

此外,金相学中还有电子显微镜技术,它可以用来观察金属材料的表面结构,如金属的质地、晶粒的形状和大小、微裂纹的分布以及表面的外观等。

电子显微镜技术可以提供高分辨率的图像,帮助金属材料科学家和技术人员更好地了解金属材料的细节特性,以便在材料
开发、设计及制造时,更精确地把握金属材料的性能。

金相学是一门复杂的、具有深远意义的技术,它的研究和应用不仅在金属材料的构造和性能的研究中发挥了重要作用,而且在金属材料的开发、设计和制造中也有着重要的应用。

深入的金相学研究可以更好地理解金属材料的结构、组织和性能,有助于精确设计金属材料,提高其运用性能。

金相学

金相学

金相学Widmanstabtten 在19 世纪初用硝酸水溶液腐刻铁陨石切片, 观察到片状Fe-Ni奥氏体的规则分布(魏氏组织), 予告金相学即将诞生。

So rby 在1863 年用反射式显微镜观察抛光腐刻的钢铁试样, 不但看到珠光体中的渗碳体和铁素体的片状组织, 还对钢的淬火和回火作了初步探讨, 金相学已基本形成。

到19~20世纪之交,Martens (马氏) 和Osmond 对金相学的发展和金相检验在厂矿中的推广做了重要贡献, 同时Roberts2A usten (奥氏) 和Roogzeboom 初步绘制出Fe-C 平衡图, 为金相学奠定了理论基础。

到了二十世纪中叶, 金相学已逐步发展成金属学、物理冶金和材料科学。

金相学或更广义一点的金属学及金相热处理是冶金系与机械系大多数专业学生的必修课, 讲述的内容是金属与合金的组织结构以及它们与物理、化学和力学性能间的关系。

随着现代技术的发展, 新材料层出不穷, 金相学的范围也已不限于金属与合金,逐渐渗透到无机非金属材料, 矿物, 有机高分子等,发展成为材料科学这门新学科。

我国出版的金相学或金属学教课书却很少讨论这门学科的早期发展历史, 广大金相热处理工作者成天与奥氏体、马氏体、魏氏组织等名词打交道, 甚至还在使用索氏体、屈氏体等已过时的名词, 而不清楚它们的来历。

本着温故知新的宗旨, 我们准备编写一些金相学史话, 陆续发表, 介绍金相学(广义的) 发展过程中的一些有意义的史实, 并借此阐明一些观点。

英文金相学Metallography 这一名词在1721 年首次出现于牛津《新英语字典》(New English Dictionary) 中, 不过那时这个名词的含义是金属及其性能的学问, 并未涉及组织结构。

十九世纪中叶, 转炉(1856) 及平炉(1864) 炼钢新方法相继问世, 钢铁价格显着下降, 产量猛增。

那时又正大事兴建铁路, 铁轨用量很大, 断裂事故也屡见不鲜。

金相学史话金相学的兴起

金相学史话金相学的兴起

金相学史话金相学的兴起金相学是一门研究金属材料内部微观结构的学科,对于材料科学、工程学、物理学等领域具有重要意义。

本文将通过回顾金相学的发展历程,探讨其兴起的原因、研究现状以及未来的发展趋势。

金相学最早可以追溯到古代,人们在制造金属器具时,通过观察金属的外观和质地,积累了丰富的经验。

例如,中国古代的青铜器制造,古埃及人利用黄金与其他金属的混合制成具有特定性质的器具。

这些实践为金相学的兴起提供了基础。

19世纪中叶,随着工业革命的推进,人们对金属材料的需求不断增加,金相学逐渐受到重视。

在这一时期,科学家们开始通过显微镜观察金属材料的内部结构,并对其进行研究。

这标志着金相学的独立学科地位得以确立。

20世纪中叶,随着电子显微镜等新技术的出现,金相学得到了迅速发展。

科学家们可以更加深入地研究金属材料的显微组织、晶体结构等,为材料科学、工程学等领域提供了更为精确的数据支持。

进入21世纪,随着科技的不断进步,金相学在研究方法和应用上不断创新。

例如,研究人员利用X射线衍射技术、光谱分析等手段,对金属材料的相变、微观结构等方面进行了更加深入的研究。

同时,金相学在纳米科技、能源、环保等领域的应用也不断扩展。

目前,国际上对于金相学的研究已经非常活跃,各个国家和地区都设立了金相学研究机构,并开展了一系列前沿研究。

国内的金相学研究虽然起步较晚,但也取得了长足的进步。

在研究领域方面,除了对传统金属材料的研究,金相学在新型金属材料、金属基复合材料等领域的研究也越来越深入。

随着科学技术的不断发展,金相学的应用前景也越来越广阔。

未来,金相学将在以下几个方面发挥重要作用:新能源领域:在新能源领域,金相学将发挥重要作用。

例如,研究人员可以通过金相学的方法,研究太阳能电池板中的金属材料,提高其光电转换效率。

金相学还可以应用于核能、风能等领域的研究。

环保领域:金相学可以帮助研究人员了解不同金属材料在环境中的腐蚀行为和机理,为环保领域提供有力支持。

02金相学的发展与作用

02金相学的发展与作用

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金相学之父——Henry Clifton Sorby(1826-1908) 和珠光体
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金相学的发展
• 德国的Adolf Martens在1880年就在工厂开展了金 相检验,毕生致力于改进金相显微镜和金相检验 方法。在其影响下,当时的不少钢厂都建立了金 相检验室。 • 法国的Floris Osmond把金相学从单纯的显微镜观 察扩大、提高成一门新的学科。
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“金相学”含义的扩展 利用光学显微镜来研究金属中相的形貌
综合地研究金属及合金成分、组织与性 能关系பைடு நூலகம்科学,其研究手段也推广到包 括肉眼、放大镜、光学显微镜、电子显 微镜以及X射线衍射等。
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金相学的作用
• 合金钢热处理工艺的研究
揭示了材料成分、组织与性能之间的内在联系,避免材料 学科工作者在新材料和新工艺的研究中的盲目性。
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铁陨石的低倍组织 (1808年, Atoys von Widmansttten )
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魏氏组织
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金相学的发展
• 1863年7月28日 ,英国地质学家Henry Clifton Sorby首先意识到试样制备的重要性并借鉴岩相制 样技术第一个用反射式光学显微镜下对钢铁的显 微组织进行了研究 ,发现钢中存在珠母状的组织, 即珠光体。 • 1886和1887年最终确定其具有层片状结构,并推 测其中软的层片为纯铁,硬的层片为碳化铁。 • 揭开了金相学研究的序幕,标志着金相学的诞生。
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金相学的发展
1898-1918年金相学、国际金相学等杂志开 始发行,同时,一些金相学专著陆续出版,标志 着金相学体系的完整形成。 金相学迅猛发展的原因:
1)1856-1864年平妒炼钢新方法相继问世,钢铁价格下降产 量猛增,促进了断裂事故和对钢铁的断口、低倍及内部显 微组织结构的研究。 2)晶体学研究也有了长足的进展,如32个晶类(1830年)及 14个布拉菲点阵(1849年)为金相学研究矿物与金属的 内部组织结构奠定了理论基础。

金相学史话_2_Fe的论战

金相学史话_2_Fe的论战

第19卷第1期Vol .19No .1材 料 科 学 与 工 程Materials Science &Engineering总第73期Mar .2001收稿日期:2000-08-15作者简介:郭可信(1923—),男,浙江大学化工系毕业,中国科学院院士.文章编号:1004-793X (2001)01-0006-07金相学史话(2):β-Fe 的论战郭可信(中国科学院物理研究所北京电子显微镜实验室,北京2724信箱,100080) 【摘 要】 自从Osmond 在1885年首次提出β-Fe 以为,直到1922年Westgren 和Phragm én 用高温X 射线衍射证明β-Fe 与α-Fe 有相同的体心立方结构为止,在很长时间内,冶金学家一直为钢为什么在淬火后变硬而争论不休。

同素异构派(Allotropist )认为是α-Fe ※β-Fe 相变的结果,而碳派(Carbonist )认为是C 的作用,各执一词。

尽管β-Fe 的存在被否定了,同素异构相变(γ-Fe ※α′-Fe )还是存在的,它与四方畸变的α′-Fe 中固溶C 都是钢在淬火后变硬的必要条件。

这场长达四十年的激烈争论不但阐明了钢的淬火原理,对钢的结构与性能的深入了解也是有益的。

【关键词】 金相学;历史;β-Fe中图分类号:TG113,N91 文献标识码:AA Brief History of Metallography :Ⅱ.β-Fe ControversyGUO Ke -xin (K .H .Kuo )(Beijing La boratory of Electron Microscopy ,Institute of Physics ,Chinese Aca demy ofSciences ,P .O .Box 2724,Beijing 100080,China )【Abstract 】 Ever since the first proposal of the presence of β-Fe in 1885by Osmond ,a great debate on the cause of q uench hardening of steels was going on until 1922when Westgren and Phragm én disproved the presence of β-Fe by high temperature X -ray diffraction analysis .The Allotropists like Osmond ,Roberts -Austen ,Sauveur ,etc .,claimed that the α-Fe ※β-Fe allotropy was respons ible for quench hardening ,while the Carbonists like Arnold ,Hadfield ,Ledebur ,etc .,ad -vocated that carbon in steel was the main cause .Though β-Fe was finall y discarded ,the allotropic transformation γ※α'(a tetragonall y distorted α-Fe ,namely martensite )as well as carbon (needed to cause the tetragonal distortion of α-Fe )were found to be the cause of quench hardening .Such a long ,fierce debate not only clarified the mechanism of quenching hard -ening ,but also improved our knowledge of the structure and properties of steels .【Key words 】 metallography ;history ;β-Fe 自从Westgren 在1921年用高温X 射线相机证明α-Fe 及β-Fe 有相同的体心立方点阵[1],β-Fe 这个名词就很少使用了(见附录)。

材料科学基础(Fe-C相图)

材料科学基础(Fe-C相图)

✓ 碳在中的溶解度曲线Biblioteka ✓ 记为Acm温度。Acm
✓ 低于此温度,奥
氏体中将析出
Fe3C , 称为二次渗碳体
Fe3CII。
(3) PQ线
✓ C在F中溶解度曲线。 ✓ 727℃时,碳在F中最
大解度为0.0218%; ✓ F从727℃冷却时会析
出极少量的渗碳体, 三次渗碳体Fe3CIII。 ✓ 室温下含<0.0008%C。
1899年英国人罗伯茨-奥斯汀(W.C.RobertsAusten)制定了第一张铁碳相图;1897年完成 初稿 , 1899年彻底完成。
洛兹本 (H.W.Bakhius Roozeboom)首先在合 金系统中应用吉布斯(Gibbs)相律修订铁碳相 图 ,1900年制定出较完整的铁碳平衡图。
相图的出现,是金属学发展的一个里程碑。
过共析钢球化退火:
球状P (球状Fe3C+F)
小结:
(5)共晶白口铁(C%≈4.3%)
组织转变
L→(L+Ld) →Ld→Ld′
用量热计法测定银铜合金的凝固点,并首先用冰点曲线表示 其实验成果。
1876年与J.洛基尔一起用光谱仪作定量分析,以辅助传统的 试金法。
1885年开始研究钢的强化,研究少量杂质对金的拉伸强度的 影响。奥斯汀采用Pt/(Pt-Rh)热电偶高温计,得以测定了 高熔点物质的冷却速度,创立共晶理论。用显微镜照相研究 金属的金相形貌。
3. 三个三相区:
(1)包晶转变: HJB线: (L+)→
发生在高温, 在随后的冷却过程中 组织还会变化。 此转变不作讨论。 (简化Fe-Fe3C相图)
(2)共晶转变: ECF线:
共晶组织 (+ Fe3C)为 莱氏体, Ld(Ledeburite)

金相学史话(1):金相学的兴起

金相学史话(1):金相学的兴起

金相学史话(1):金相学的兴起郭可信【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2000(018)004【摘要】Widmanstatten在19世纪初用硝酸水溶液腐刻铁陨石切片,观察到片状Fe-Ni奥氏体的规则分布(魏氏组织),予告金相学即将诞生。

Sorby在1863年用反射式显微镜观察抛光腐刻的钢铁试样,不但看到珠光体中的渗碳体和铁素体的片状组织,还对钢的淬火和回火作了初步探讨,金相学已基本形成。

到19-20世纪之交,Martens(马氏)和Osmond对金相学的发展和金相检验在厂矿中的推广做了重要贡献,同时Roberts-Austen(奥氏)和Roogzeboom初步绘制出Fe-C 平衡图,为金相学奠定了理论基础。

到了二十世纪中叶,金相学已逐步发展成金属学、物理冶金和材料科学。

【总页数】8页(P2-9)【作者】郭可信【作者单位】中国科学院物理研究所北京电子显微镜实验室,北京2724信箱,100080【正文语种】中文【中图分类】TG113;N91【相关文献】1.西藏拿顿铜(金)矿床岩矿相学、流体包裹体和地球化学特征与成矿作用研究 [J], 王松;赵元艺;汪傲;李玉彬;李小赛;郭硕2.胶东金青顶金矿钾长石化岩相学特征及形成温度的估算 [J], 曹晖;李胜荣;姜文;李青;海东婧;王真3.云南东川播卡金(铜)矿区辉绿(辉长)-钠长岩系岩相学及其成矿意义 [J], 董长春;舒良树;顾连兴4.新疆哈密市大红山铜(金)多金属矿床矿相学特征及成因分析 [J], 陈贵民;韩飞;贾红旭5.黔西南SBT容矿金、锑矿床矿相学特征及找矿标志研究 [J], 宋威方;刘建中;吴攀;郑禄林;王泽鹏因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

金相学史话3

金相学史话3

第19卷第2期Vol 119No 12材 料 科 学 与 工 程Materials Science &Engineering总第74期June.2001收稿日期:2000205220作者简介:郭可信(1923—),男,浙江大学化工系毕业,中国科学院院士.文章编号:10042793X (2001)022*******金相学史话(3):Fe 2C 平衡图郭可信(中国科学院物理研究所北京电子显微镜实验室,北京2724信箱 100080) 【摘 要】 1868年Чернов首先指出钢的淬火温度应在临界点a 以上,相当于Osm ond 后来给出的Ac 1或Ac 3。

R oberts 2Austen (即奥氏)在1896年绘制出Fe 2C 临界点图,接着又在1897年给出第一个Fe 2C 平衡图,其中有碳在γ2Fe 中的单相区(后来H owe 称之为奥氏体)。

两年后他又给出第二个Fe 2C 平衡图,根据相律,包晶、共晶、共析三相反应都发生在一固定温度。

一年后(1900),Bakhuis 2R oozeboom 引入Fe 3C 并根据相律绘出Fe 2Fe 3C 亚稳平衡图,与现今使用的Fe 2C 平衡图基本相同。

【关键词】 金相;历史;Fe 2C 平衡图中图分类号:TG 113 N91 文献标识码:AA B rief H istory of Metallography :Ⅲ1Fe 2C Equilibrium DiagramGU O K e 2xin(K.H.K uo)(B eijing Laboratory of E lectron Microscopy ,I nstitute of Physics ,Chinese Academy ofSciences ,P.O.Box 2724,B eijing 100080,China)【Abstract 】 In 1868Черновfrist pointed out that steels have to be quenched above a certain critical temperature a ,corresponding to the A C 1or A C 3used later by Osm ond.R oberts 2Austen in 1896drew the critical point diagram of the Fe 2Csystem and in 1897the first Fe 2C equilibrium diagram in which a single 2phase region of the s olid s olution of carbon in γ2Fe exists (later called austenite by H owe ).In 1899R oberts 2Austen presented the second Fe 2C equilibrium diagram in which the peritectic ,eutectic ,and eutectoid three 2phase reactions ,according to the phase rule ,all occurred at constant tempera 2tures.Finally ,Bakhuis 2R oozeboom in 1900produced the Fe 2Fe 3C metastable equilibrium diagram ,which is basically the same as the present Fe 2C equilibrium diagram in use.【K ey w ords 】 metallography ;history ;Fe 2C equilibrium diagram Fe 2C 平衡图是研究钢铁的金相组织与制定热处理制度的依据,它的重要意义是无庸赘叙的。

金相试样的制备缺陷及解决方法

金相试样的制备缺陷及解决方法

櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡~测试与分析~櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡收稿日期:2020 12 12作者简介:钟涛生(1979—)男,江西兴国县人,讲师,主要从事材料热处理及金相制备等工作。

联系电话:13576663481基金项目:江西省教育厅科技项目(GJJ161573);国家大学生创新创业训练计划项目(201913434003)金相试样的制备缺陷及解决方法钟涛生,黎文博,龙保旭,赵英杰(赣南科技学院,江西赣州341000)摘 要:金相试样的制备质量对材料组织、性能的准确分析有重要影响。

金相试样在制备过程中可能会产生曳尾、假像、划痕、组织不清晰、表面不清洁、表面不平整和不当倒圆角等缺陷。

产生这些缺陷的原因是,抛光时间不合理或用力较大,抛光时冷却不当,磨样用力不均匀,表面清洗不干净导致浸蚀不均匀等。

根据这些原因提出了相应的解决措施。

关键词:金相试样;缺陷;制备中图分类号:TG115.21+1.2 文献标志码:B 文章编号:1008 1690(2021)02 0056 04PreparationDefectsofMetallographicSpecimenandSolutionstoThemZHONGTaosheng,LIWenbo,LONGBaoxu,ZHAOYingjie(GannanUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou341000,JiangxiChina)Abstract:Preparationqualityofmetallographicsamplewillhaveanimportantinfluenceonexactanalysisofmicrostructureandpropertyofmaterial.Metallographicsampleislikelytoexhibitsuchdefectsastrailingtail,falseimage,scratch,unclearstructure,uncleansurface,unevensurfaceandimproperchamfering.Thesedefectsaretracedto(a)unreasonablepolishingtime,applyingalargerforce,orimpropercoolingduringpolishing,(b)unevengrindingforce,(c)unevensurfaceetchingduetoinadequatecleaning,etc.Onthebasisofabove namedcausesthecorrespondingsolutionstothedefectsareputforward.Keywords:metallographicspecimen;defect;preparation0 引言金相学相当于医学界的解剖学,或者可以定义为“金属材料的解剖学”,是研究金属材料组织结构的学科[1 2],即采用金相显微镜或电子显微镜研究材料因化学成分、冷凝条件、压力加工、焊接或热处理引起的组织结构的改变及其对性能的影响。

金相基础内部培训

金相基础内部培训

03
金相制备与观察
金相样品的制备
金相样品制备的重要性
金相样品的制备是金相观察的基础,制备良好的金相样品能够保 证观察结果的准确性和可靠性。
金相样品制备的步骤
金相样品的制备包括取样、镶嵌、磨光、抛光和蚀刻等步骤,每个 步骤都需要严格的操作规程和注意事项。
金相样品制备的难点
金相样品制备过程中,需要克服样品表面粗糙度、磨光过程中的热 量控制、抛光过程中的材料去除速率等问题。
在金属材料质量控制方面,金相学可以为生产过程中的质量 控制提供技术支持,帮助企业提高产品质量、降低生产成本 、增强市场竞争力。
失效分析
失效分析是金相学在解决实际问题中的应用之一。通过对 失效的金属材料进行金相观察和组织分析,可以找出失效 的原因,为预防类似失效提供解决方案。
在失效分析方面,金相学可以为企业提供有效的技术支持 ,帮助企业解决生产过程中遇到的问题,提高生产效率和 产品质量。
金相基础内部培训
构 • 金相制备与观察 • 金相分析方法 • 金相标准与评级 • 金相在工业领域的应用
01
金相学概述
金相学的定义
总结词
金相学的定义
详细描述
金相学是一门研究金属材料内部结构的科学,主要通过观察和分析金属材料的 微观组织来了解其性能和变化规律。
金相学的重要性
金属的晶体缺陷
晶体缺陷定义
晶体缺陷对性能的影响
晶体缺陷是指金属晶体结构中偏离理 想完整晶格的现象,包括点缺陷、线 缺陷、面缺陷和体缺陷。
晶体缺陷对金属的力学性能、物理性 能和化学性能产生重要影响,如提高 或降低硬度、影响热膨胀系数等。
晶体缺陷类型
点缺陷包括空位、间隙原子等;线缺 陷包括位错等;面缺陷包括晶界、相 界等;体缺陷包括沉淀相、气孔等。

专题金相学史话

专题金相学史话

专题:金相学史话金相学史话(1):金相学的兴起郭可信(中国科学院物理研究所北京电子显微镜实验室, 北京2724 信箱, 100080)摘要: Widmanstabtten 在19 世纪初用硝酸水溶液腐刻铁陨石切片, 观察到片状Fe-Ni奥氏体的规则分布(魏氏组织), 予告金相学即将诞生。

So rby 在1863 年用反射式显微镜观察抛光腐刻的钢铁试样, 不但看到珠光体中的渗碳体和铁素体的片状组织, 还对钢的淬火和回火作了初步探讨, 金相学已基本形成。

到19~20世纪之交,Martens (马氏) 和Osmond 对金相学的发展和金相检验在厂矿中的推广做了重要贡献, 同时Roberts2A usten (奥氏) 和Roogzeboom 初步绘制出Fe-C 平衡图, 为金相学奠定了理论基础。

到了二十世纪中叶, 金相学已逐步发展成金属学、物理冶金和材料科学。

【关键词】金相学; 历史; 早期史金相学或更广义一点的金属学及金相热处理是冶金系与机械系大多数专业学生的必修课, 讲述的内容是金属与合金的组织结构以及它们与物理、化学和力学性能间的关系。

随着现代技术的发展, 新材料层出不穷, 金相学的范围也已不限于金属与合金,逐渐渗透到无机非金属材料, 矿物, 有机高分子等,发展成为材料科学这门新学科。

我国出版的金相学或金属学教课书却很少讨论这门学科的早期发展历史, 广大金相热处理工作者成天与奥氏体、马氏体、魏氏组织等名词打交道, 甚至还在使用索氏体、屈氏体等已过时的名词, 而不清楚它们的来历。

本着温故知新的宗旨, 我们准备编写一些金相学史话, 陆续发表, 介绍金相学(广义的) 发展过程中的一些有意义的史实, 并借此阐明一些观点。

由于有些古老的文献在国内查阅不到, 不得不从一些书刊专论中引用第二手的资料, 再加上作者的知识又有局限性, 错误之处一定不少, 尚请读者指正。

英文金相学Metallography 这一名词在1721 年首次出现于牛津《新英语字典》(New English Dictionary) 中, 不过那时这个名词的含义是金属及其性能的学问, 并未涉及组织结构。

金相实验的步骤和流程

金相实验的步骤和流程

金相实验的步骤和流程
嘿,朋友们!今天咱就来讲讲金相实验那些事儿。

你说金相实验像不像一场奇妙的冒险呀!咱得一步一步来,可不能马虎。

先说说样品制备吧,这就好比给咱的“小主角”梳妆打扮。

得把样品切割成合适的大小,就像给它裁一件合身的衣服。

然后用砂纸打磨呀,那可真是要耐心十足,从粗到细,一点点地磨,就跟给它精心打磨脸蛋儿似的。

打磨好了还不算完,还得抛光呢,让它变得亮晶晶的,就像给它擦上了最亮的胭脂。

接下来就是腐蚀啦!这可是个关键步骤,就好像给它化个独特的妆容,让它的内部结构能清晰地显现出来。

这一步可得掌握好火候,多一点少一点都不行呢。

然后就到了观察的时刻啦!把处理好的样品放到显微镜下,哇哦,那里面的世界可真是奇妙无比呀!就像突然进入了一个微观的奇幻王国,各种组织结构展现在眼前,你不好奇吗?这不就像是打开了一扇通往神秘世界的大门嘛!你能看到晶粒的大小呀、形状呀,还有它们之间的关系,是不是很有意思?
在这个过程中,可千万别粗心大意哟!要是切割的时候不小心切歪了,那不就前功尽弃啦?还有打磨的时候,如果不仔细,留下些划痕,那可就影响观察效果啦。

就好像你化了个妆,结果脸上有一道道的痕迹,那多难看呀!
而且呀,做金相实验可不能着急,得慢慢来,一步一个脚印地走。

就像盖房子,得先把地基打好,才能往上盖高楼呢。

要是心急火燎地随便弄弄,那能得到好结果吗?
咱再想想,这金相实验不也是对我们耐心和细心的一种考验吗?只有经得住考验,才能看到那美丽的微观世界呀!
总之呢,金相实验是个既有趣又有挑战性的事情。

朋友们,大胆去尝试吧,去探索那个微观世界的奇妙之处,相信你们一定会爱上它的!就这么定啦!。

金相基础

金相基础

三、金相设备及技术
1.金相显微镜
金相分析方法在金属学中占有重要的地位。金相分析大多需要靠某些 观察装置来实现, 把样品放大到一定的倍数以观察金属内部的金相组 织。所指观察装置, 首先是金相显微镜。分为台式、正置式、倒置式 金相显微镜 正置式金相显微镜特点: 1)试样观察面向上放置; 2)试样观察面必须与底面平行, 才能保证与物镜光轴; 3)试样观察面向上,不易损伤; 4)试样受高度, 形状的限制; 5)操作方便, 适用于快速检验; 6)照相、图像捕捉时防振要求高。
η : 介质的折光系数 ψ:角孔径的一半
3、 金相显微镜的光线系统
• 物镜:是显微镜最主要的部件,它是由许多种类的玻璃制成的不同形状 的透镜组所构成的,位于物镜最前端的平凸透镜称为前透镜,其用途是 放大,在它以下的其他透镜均是校正透镜,用以校正前透镜所引起的各 种光学缺陷(如色差、像差、像弯曲等) • 目镜主要是用来对物镜已放大的图像进行再放大。目镜又可分为普通目 镜、校正目镜和投影目镜 • 照明系统:两种观察物体的方法,即450 平面玻璃反射和棱镜全反射, 这两种方法都是为了能使光线进行垂直转向,并投射到物体上。起这种 作用的结构称为“垂直照明器”。在金相工作中的照明方式分为明场和 暗场照明两种 • 光栏:在金相显微镜中,常安置两个可变的光栏,使用时可调节光栏大 小,为了提高映像的质量 • 滤色片:金相显微镜摄影时一个重要的辅助工具,其作用是吸收光源发 出的白光中波长不合需要的光线,而只让所需波长的光线通过,以得到 一定色彩的光线,从而得到能明显表达各种组成物氏体-在碳钢中,马氏体是碳溶于а-Fe中的过饱和固溶体:在合金 钢中,马氏体是碳和合金元素溶于а-Fe中的过饱和固溶体。 8) 回火马氏体-淬火钢经低温回火后的产物,回火马氏体的基本特征是: 仍具有马氏体针状特征,但经侵蚀后的颜色比淬火马氏体要深。在光 学显微镜下的形貌与下贝氏体相似。马氏体内析出为ε-碳化物,呈 无规则分布。 9) 回火屈氏体-淬火钢经中温回火后的产物,回火屈氏体的基本特征是: 马氏体针状形态将逐步消失,但仍隐约可见(某些合金钢、特别含铬 等元素的钢,由于合金铁素体的再结晶温度较高,故仍保持明显的针 状形态),回火时析出的碳化物细小,在光学显微镜下难以分辨清楚, 只有在电子显微镜下可以看出碳化物的颗粒。 10)回火索氏体-淬火钢经高温回火后的产物,由于回火温度较高碳化物 进一步聚集长大,故回火索氏体的基本特征是:铁素体+细小颗粒状 碳化物,在光学显微镜下能分辨清楚,这种组织有时又称为调质组织, 它具有良好的强度和韧性的配合。

金相基础书籍

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金相基础书籍【最新版】目录1.金相基础书籍概述2.金相学简介3.金相基础书籍的内容及特点4.金相基础书籍的作用和价值5.推荐的金相基础书籍正文金相基础书籍概述金相学是一门研究金属材料微观结构与性能关系的学科,它通过对金属材料的金相组织进行分析,从而预测和优化材料的性能。

金相基础书籍就是介绍这门学科的基本理论、实验方法和分析技巧的书籍。

金相学简介金相学,全称金属学相学,起源于 19 世纪末,是随着金属工业的发展而逐渐形成的一门学科。

金相学的研究对象主要是金属材料,通过对金属材料的金相组织进行观察和分析,揭示其内部结构与性能之间的关系。

金相学的研究方法包括金相制样、显微观察和金相分析等。

金相基础书籍的内容及特点金相基础书籍通常包括以下内容:金相学的基本理论,如金属的结晶学、组织学等;金相制样和显微观察的方法和技巧;金相分析的原理和方法;金相组织与金属材料性能之间的关系等。

金相基础书籍的特点是理论性强、实用性高,既有基本原理的阐述,也有具体的实验方法和技巧。

金相基础书籍的作用和价值金相基础书籍对于金属材料研究和工程应用具有重要的作用和价值。

首先,金相基础书籍为研究人员和工程师提供了理论指导,帮助他们更好地理解和应用金相学知识。

其次,金相基础书籍为金属材料的性能预测和优化提供了实验方法和技巧,有助于提高金属材料的性能和使用寿命。

最后,金相基础书籍可以培养学生的金相学素养,为金属材料行业输送优秀的人才。

推荐的金相基础书籍在众多的金相基础书籍中,以下几本书值得推荐:《金属学与热处理》、《金属材料金相学》、《金相学教程》等。

这些书籍内容丰富、系统性强,既适合初学者入门学习,也适合专业人士深入研究。

全面了解金相制样、金相组织与金相检验!

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全面了解金相制样、金相组织与金相检验!什么是金相和金相制样?金相和金相制样是材料学中最基本的专业名词。

教学实践中经常有学生觉得金相和金相制样的概念很难理解,实际上这两个概念都非常具体,并不深奥。

先来说一说“金相”这个词。

“金”原来就是专指金属材料,后来随着材料学的发展,新材料的不断出现,又有了泛指所研究对象的意义。

“相”这个字很重要,从“相”字的字形来看,左右结构,由“木”和“目”构成,是一个意会字,可以形象的理解为用眼睛观察树木,这就是古人对这个字的描述。

随着细致的观察和深入的思考,人们发现一棵树由树根、树干、树枝和树叶组成,但不同的树种,它们的形态、颜色、大小、分布又各不相同,不同树种的果实、材质也大不相同。

初中语文课本中有一篇文言文,叫“九方皋相马”,是讲九方皋通过观察一匹马的外形、骨骼等等可见的外在形态,从小马驹中来挑选千里马的故事。

这里的“相”就不仅仅是观察,又有了依据经验进行判断分析,并推测未来发展状况的意义。

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) 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。

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第18卷第4期V o 1118N o 14材 料 科 学 与 工 程M aterials Science &Engineering总第72期D ec.2000收稿日期:2000208215作者简介:郭可信(1923—),男,浙江大学化工系毕业,中国科学院院士.文章编号:10042793x (2000)0420002209金相学史话(1):金相学的兴起郭可信(中国科学院物理研究所北京电子显微镜实验室,北京2724信箱,100080) 【摘 要】 W idm an sta βtten 在19世纪初用硝酸水溶液腐刻铁陨石切片,观察到片状Fe 2N i 奥氏体的规则分布(魏氏组织),予告金相学即将诞生。

So rby 在1863年用反射式显微镜观察抛光腐刻的钢铁试样,不但看到珠光体中的渗碳体和铁素体的片状组织,还对钢的淬火和回火作了初步探讨,金相学已基本形成。

到19-20世纪之交,M arten s (马氏)和O s mond 对金相学的发展和金相检验在厂矿中的推广做了重要贡献,同时Roberts 2A u sten (奥氏)和Roogzeboom 初步绘制出Fe 2C 平衡图,为金相学奠定了理论基础。

到了二十世纪中叶,金相学已逐步发展成金属学、物理冶金和材料科学。

【关键词】 金相学;历史;早期史中图分类号:T G 113,N 91 文献标识码:AA Br ief H istory of M etallography : 1The Beg i nn i ngGUO Ke -x i n (K .H .Kuo )(Be ij i ng Labora tory of Electron M icroscopy I n stitute of Physics ,Ch i nese Acade m y ofSc iences ,P .O .Box 2724,100080Be ij i ng ,Ch i na )【Abstract 】 In the beginn ing of the 19th cen tu ry W idm an staβtten u sed dilu ted w ater so lu ti on of n itric acid to etch a slice of iron m eteo rite and ob served an o rien ted pattern of Fe 2N i au sten ite ,an tici pating the b irth of m etallography .In 1863So rby exam ined iron and steel speci m en s p repared by grinding ,po lish ing ,and etch ing by m ean s of a reflecti on m icro scope and ob served pearlite compo sed of fine cem en tite and ferritelam ellae .he has also discu ssed the po ssib le tran sfo rm ati on s occu rred in quench ing and annealing of steels.T h is announced the b irth of m etallography .D u ring the sh ift of the 19th cen tu ry ,M arten s and O s mond m ade i m po rtan t con tribu ti on to the developm en t of m etallography and its app licati on in the m etal indu stry .In the m ean ti m e ,Roberts 2A u sten and Roozeboom con structed the p reli m inary Fe 2C phase diagram ,w h ich laid the foundati on of m etallography .Com ing to the fifties of the 20th cen tu ry ,m etallography developed successively in to physical m etallu rgy and m aterials science .【Key words 】 m etallography ;h isto ry ;early h isto ry 金相学或更广义一点的金属学及金相热处理是冶金系与机械系大多数专业学生的必修课,讲述的内容是金属与合金的组织结构以及它们与物理、化学和力学性能间的关系。

随着现代技术的发展,新材料层出不穷,金相学的范围也已不限于金属与合金,逐渐渗透到无机非金属材料,矿物,有机高分子等,发展成为材料科学这门新学科。

我国出版的金相学或金属学教课书却很少讨论这门学科的早期发展历史,广大金相热处理工作者成天与奥氏体、马氏体、魏氏组织等名词打交道,甚至还在使用索氏体、屈氏体等已过时的名词,而不清楚它们的来历。

本着温故知新的宗旨,我们准备编写一些金相学史话,陆续发表,介绍金相学(广义的)发展过程中的一些有意义的史实,并借此阐明一些观点。

由于有些古老的文献在国内查阅不到,不得不从一些书刊专论中引用第二手的资料,再加上作者的知识又有局限性,错误之处一定不少,尚请读者指正。

图1 铁陨石腐刻后直接印制的魏氏组织(1820)英文金相学M etallography 这一名词在1721年首次出现于牛津《新英语字典》(N ew English D ic 2ti onary )中,不过那时这个名词的含义是金属及其性能的学问,并未涉及组织结构。

十九世纪中叶,转炉(1856)及平炉(1864)炼钢新方法相继问世,钢铁价格显着下降,产量猛增。

那时又正大事兴建铁路,铁轨用量很大,断裂事故也屡见不鲜。

生产实际的需要促进了对钢铁的断口、低倍及内部显微组织结构的研究。

另一方面,晶体学在这个时期也有了长足的进展,如32个晶类(1830)及14个布喇菲点阵(1849)的建立,这为研究矿物与金属的内部组织结构奠定了理论基础。

到了十九世纪末,金相这一名词也就获得了新的意义,并与金属与合金的显微组织结构结下了不解之缘,金相显微镜也就成为研究金属内部组织结构的重要工具。

后来金相研究的领域逐步扩大,也就不再限于显微镜观察了。

本文介绍金相学兴起的一些重要事件,主要是对金相观察的启蒙、创建、推广等过程作一历史性的回顾。

限于篇幅,仅能重点突出地讨论一些问题,详见文末所引有关文献1-5。

1 启蒙阶段在现代炼钢方法出现之前,瑞典由于有高品位的铁矿石和丰富而又价廉的森林资源,在十八世纪时是欧洲的主要产钢国家。

另一方面,那时在瑞典出现了一些著名的化学家,首先发现了镍、钴、锰、钼、钨等金属元素。

显然,这些化学家的研究也包括钢与铁,如Bergm an 首先用化学分析方法证明碳含量不同是钢、锻铁和铸铁的主要区别。

另一方面,R inm an 在1774年在瑞典皇家科学院院报上发表了一篇题为“铁与钢的腐刻”的论文,指出“不同类型的铁与钢的硬度、致密度、性能均匀与否等均有差异,腐刻为区别它们提供了一种简易的方法”。

但是,这种用化学试剂腐刻金属显示其内部组织的方法尚未采用制片及抛光技术,仅限于观察钢铁产品的表面组织。

A loys von W idm an staβtten (以下简称魏氏)在1808年首先将铁陨石(铁镍合金)切成试片,经抛光再用硝酸水溶液腐刻,得出图1的组织。

铁陨石在高温时是奥氏体,经过缓慢冷却在奥氏体的{111}面上析出粗大的铁素体片,无须放大,肉眼可见。

四种取向的铁素体在图1中都可以观察到,其中三种是针状,夹角为60°,另一种是片状,平行于纸面。

那时照像技术仍未出现,过去都是将观察结果描绘。

魏氏在任奥地利皇家生产博物馆主任之前曾从事过印刷业。

他运用印刷技术,首先用腐刻剂将铁陨石中的铁素体腐蚀掉,使奥氏体凸出。

抛光腐刻的铁陨石本身就是一块版面,涂上油墨,敷上纸张,轻施压力,将凸出的奥氏体印制下来,一如我国古老的拓碑技术一样。

图片之清晰可与近代金相照片媲美。

魏氏的复制技术在那时不能不说是一种非凡的成就。

但是,魏氏试验的更为深远的意义还是在科学方面,这不仅是宏观或低倍观察的开端,也是显微组织中取向关系研究的起始。

尽管魏氏的主要试验结果当时并未发表(直到1820年才由其合作者发表),但已在集会上宣布并广为流传,铁陨石的研究风行一时。

在这之后的几十年用各种化学试剂处理金属切片表面的试验就在各处流行起来,对宏观金相观察的发展有意义的几桩工作是:(1)1817年J .F .D an iell 发现铋在硝酸中浸泡数日后表面出现立方的小蚀坑,建立了用蚀坑法研究晶粒取向的技术。

图2 金属部件中的流线(T resca ,1867)(2)1860年W .L uβders 在低碳钢拉伸试样表面上观察到腐蚀程度与基体不同的条带,并正确解释这不是偏析而是由于局部的不均匀切变引起的,后来就以他的姓称这种滑移带为吕德斯带。

(3)1867年H .T resca 用氯化汞腐蚀显示金属部件中的流线(图2),说明金属在加工形变过程中内部金属的流动情况。

上述试验奠定了宏观腐刻及低倍检验技术,在今天仍然是金属研究和生产检验中常使用的方法。

后来的研究指出,魏氏组织不但在钢中并且在许多其它合金中出现。

本世纪二十年代A .Sauveu r及周志宏[6]研究过碳含量极低的铁在淬火后的魏氏组织;三十年代G .Ku rdjumov 及G .Sach s 用X 射线进行了著名的马氏体相变取向关系的试验。

在R .F .M eh l 学派(包括C .S .Barrett )在Sauveu r 和周志宏的工作启发下开展了一系列合金的魏氏组织的研究,此后取向关系的测定一直是相变研究中的一个重要组成部分[7]。

魏氏不是冶金学家,但是他在1808年的著名试验为金相学的创建起了开路的作用,称他是金相学的启蒙人他是当之无愧的。

2 创建阶段1863年英国的H .C .So rby (以下简称索氏)首次用显微镜观察经抛光并腐刻的钢铁试片,从而揭开了金相学的序幕。

他在锻铁中观察到类似魏氏在铁陨石中观察到的组织,并称之为魏氏组织。

后来他又进一步完善了金相抛光技术,例如把钢样磨成01025毫米的试片,并在摄影师的协助下拍摄了钢与铁的显微像,基本上搞清了其中的主要相,并对钢的淬火、回火等相变作了到现在看来还基本上是正确的解释。

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