一文看懂金属显微结构分析（转自材易通）

显微结构分析是人们通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透视电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）等分析仪器来研究金属材料、复合材料、各种新材料等的显微组织大小、形态、分布、数量和性质的一种方法。

显微组织是指如晶粒、包含物、夹杂物以及相变产物等特征组织。利用这种方法来考查如合金元素、成分变化及其与显微组织变化的关系：冷热加工过程对组织引入的变化规律；应用金相检验还可对产品进行质量控制和产品检验以及失效分析等。故材料微观结构检查是材料质量管控的关键环节。

应用领域：

航空航天、能源、机电、汽车、交通运输、计算机、通讯、仪器仪表、家电、医疗、轻工、冶金等。

非金属夹杂物评定

目的：

钢中非金属夹杂物会降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时，还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性。严重时，横向塑性仅为纵向的一半，并使冲击韧性大为降低。因此，对重要用途的钢（如滚动轴承钢、弹簧钢等）要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况。

应用范围：

轴承钢、弹簧钢、不锈钢、高速钢、合金钢、模具钢等

测试步骤：

取样→清洗→镶嵌→研磨→抛光→观察

参考标准：

ASTM  E45-2013	测定钢材夹杂物含量的试验方法
GB/T 10561-2005	钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法
GB/T 18876.1-2002	应用自动图像分析测定钢和其它金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法  第1部分：钢和其它金属中夹杂物或第二相组织含量的图像分析与体视学测定
GB/T 18876.2-2006	应用自动图像分析测定钢和其它金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法 第2部分：钢中夹杂物级别的
GB/T 18876.3-2008	应用自动图像分析测定钢和其它金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法 第3部分 钢中碳化物级别的图像分析与体视学测定
GB/T 30834-2014	钢中非金属夹杂物的评定和统计 扫描电镜法
JB/T 9503-2015	仪表轴尖用钴基合金夹杂物的评定方法与等级

典型图片：

宏观金相组织分析

目的：

评价压铸件或焊缝是否存在空洞、夹杂，压铸件的组织走向，焊缝是否存在未焊透等明显缺陷。

应用范围：

铸铁、钢、有色金属件、焊接件等。

测试步骤：

取样→清洗→研磨→抛光→微蚀→观察

依据标准：

GB/T 14999.X系列	高温合金试验方法 第X部分……
GB/T 1979-2001	结构钢低倍组织缺陷评级图
GB/T 226-2015	钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法
GB/T 3246.2-2012	变形铝及铝合金制品组织检验方法 第2部分:低倍组织检验方法
GB/T 4297-2004	变形镁合金低倍组织检验方法
GB/T 5168-2008	α+β钛合金高低倍组织检验方法
YB/T 4002-2013	连铸钢方坯低倍组织缺陷评级图

典型图片：

金属平均晶粒粒度评定

目的：

单位面积中晶粒的数量与晶粒的尺寸有关，晶粒的大小对金属的拉伸强度、韧性、塑性等机械性质有决定性的影响。检查材料晶粒尺寸大小，可以评估材料性能。

应用范围：

钢、铜合金、铝合金、镁合金、镍合金、钛合金等。

测试步骤：

取样→清洗→镶嵌→研磨→抛光→微蚀→观察

参考标准：

ASTM E112-2013	平均晶粒度测定的标准方法
GB/T 4335-2013	低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定方法
GB/T 6394-2002	金属平均晶粒度测定法
YS/T 347-2004	铜及铜合金 平均晶粒度测定方法
JB/T 7946.4-1999	铸造铝铜合金晶粒度

典型图片：

X射线衍射仪技术（XRD）

X射线衍射仪技术(X-ray diffraction，XRD)。

目的：

通过对材料进行X射线衍射，分析其衍射图谱，获得材料的成分、材料内部原子或分子的结构或形态等信息的研究手段。

X射线衍射分析法是研究物质的物相和晶体结构的主要方法。当某物质(晶体或非晶体)进行衍射分析时，该物质被X射线照射产生不同程度的衍射现象，物质组成、晶型、分子内成键方式、分子的构型、构象等决定该物质产生特有的衍射图谱。X射线衍射方法具有不损伤样品、无污染、快捷、测量精度高、能得到有关晶体完整性的大量信息等优点。因此，X射线衍射分析法作为材料结构和成分分析的一种现代科学方法，已逐步在各学科研究和生产中广泛应用。

主要应用：

物相定性分析、物相定量分析、点阵常数测定、微观应力测定、结晶度测定、单晶取向和多晶织构测定等

显微金相组织分析

目的：

主要用于检查金属材料微观的组织构成、评判热处理质量。

应用范围：

铸铁、钢、铜合金、铝合金、镁合金、镍合金、钛合金等。

测试步骤：

取样→清洗→镶嵌→研磨→抛光→微蚀→观察

依据标准：
钢铁：

GB/T  13298-2015	金属显微组织检验方法
GB/T 11354-2005	钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验
GB/T 1299-2014	工模具钢
GB/T 13299-1991	钢的显微组织评定方法
GB/T 13305-2008	不锈钢中α-相面积含量金相测定法
GB/T 13320-2007	钢质模锻件 金相组织评级图及评定方法
GB/T 13925-2010	铸造高锰钢金相
GB/T 14979-1994	钢的共晶碳化物不均匀度评定方法
GB/T 25151.2-2010	尿素高压设备制造检验方法 第2部分：尿素级超低碳铬镍钼奥氏体不锈钢选择性腐蚀检查和金相检查
GB/T 25744-2010	钢件渗碳淬火回火金相检验
GB/T 25746-2010	可锻铸铁金相检验
GB/T 26656-2011	蠕墨铸铁金相检验
GB/T 26871-2011	电触头材料金相试验方法
GB/T 26872-2011	电触头材料金相图谱
GB/T 3488.1-2014	硬质合金 显微组织的金相测定 第1部分：金相照片和描述
GB/T 3489-2015	硬质合金 孔隙度和非化合碳的金相测定
GB/T 4334-2008	金属和合金的腐蚀不锈钢晶间腐蚀
GB/T 7216-2009	灰铸铁金相检验
GB/T 9441-2009	球墨铸铁金相检验
JB/T 1255-2014	滚动轴承 高碳铬轴承钢零件 热处理技术条件
JB/T 7710-2007	碳氮共渗或薄层渗碳钢件 显微组织检测
JB/T 7713-2007	高碳高合金钢制冷作模具显微组织检验
JB/T 9204-2008	钢件感应淬火金相检验

铜及铜合金：

QJ 2337-1992

铍青铜的金相试验方法

镁及镁合金：

GB/T 4296-2004

变形镁合金显微组织检验方法

铝及铝合金：

GB/T 3246.1-2012	变形铝及铝合金制品组织检验方法 第1部分:显微组织检验方法
JB/T 7946.1-1999	铸造铝硅合金变质
JB/T 7946.2-1999	铸造铝合金金相  铸造铝硅合金过烧
JB/T 7946.3-1999	铸造铝合金针孔

典型图片：

渗碳/渗氮/硬化层深度测量

目的：

检查构件经过表面渗碳、渗氮或硬化处理后，渗透深度及组织变化情况。

 

应用范围：

渗碳、渗氮、脱碳、碳氮共渗等表面处理钢件，经感应淬火的钢件。

 

测试步骤：

取样→清洗→镶嵌→研磨→抛光→微蚀→观察

参考标准：

ASTM E1077-2014	评估钢样品脱碳层深度的试验方法
GB/T 11354-2005	钢铁零件 渗氮层深度测定和金相组织检验
GB/T 224-2008	钢的脱碳层深度测定法
GB/T 5617-2005	钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定
GB/T 9095-2008	烧结铁基材料渗碳或碳氮共渗硬化层深度的测定及其验证
GB/T 9450-2005	钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核
GB/T 9451-2005	钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定
ISO 2639-2002	钢.渗碳层和硬化层深度的测定和检验
ISO 3887-2003	钢.脱碳层的测定
ISO  4507-2000	渗碳或碳氮共渗的烧结铁基材料 用微硬度试验测定和验证硬化层的深度
QC/T  29018-1991	汽车碳氮共渗齿轮金相检验

典型图片：