金相和金相制样知识汇总
“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。
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。这个对观察对象进行处理的过程就是金相制样。
金相制样通常包括取样、镶嵌、磨制、抛光、浸蚀等工作过程，需要一定的技术技能来支撑，才能制作出满足显微观察并准确反映出零件真实形态的合格的金相试样。从取样来说，要从检验的关注点出发，选择零件的重点部位采样，采样中应使用合适的方法，特别注意控制温度、样品大小等因素，保证样品的原有状态和为后续的处理提供方便；对很小的样品和形状很不规则的样品要进行镶嵌，以提高制备质量和样品保持在正确观察方向上；磨光是利用不同粒度的砂纸，把取样时表面留下的变形层减少到最低程度甚至为零，并使试样表面平整，也为抛光奠定良好的基础；抛光是去除磨光时留下的磨痕，对已选定表面进行镜面化处理，提高试样表面的光反射性，抛光后的试样表面应是平整、光洁、干净的镜面；浸蚀是利用化学物质的腐蚀性使试样的内部组织能清晰的展示在显微镜下。整个金相制样过程需要有认真细致的工作态度和熟练过硬的技术技能。
有了精湛娴熟的制样技术，又具有了在显微镜下识别金相组织的能力，也看到了神秘又梦幻的金相组织，那么金相制样的目的就是为了呈现真实的组织形貌吗？
答案当然不是这么简单，更重要的还是为了准确鉴别金相组织，因为金相组织是表征金属材料力学性能合格以及生产工艺正确的重要指标。不同的组织有不同的力学性能 (强度、硬度、塑性和韧性)。比如铁素体强度硬度低，塑性韧性好；而珠光体强度硬度比铁素体高，塑性韧性又比铁素体低；同种组织大晶粒的脆性相对较高，小晶粒韧性相对较好；不锈钢的耐腐蚀性好，金子在潮湿的空气中仍然熠熠生辉，而钢铁材料却锈迹斑斑；金刚石和石墨中碳的质量分数都是100%，但金刚石是目前公认的自然界硬度最高的物质，而石墨的硬度几乎为零，等等。到底是哪些因素影响着材料的各种性能呢？这就是材料人孜孜不倦探索的金相学所研究的范畴。
任何一个学科脱离生产实际去进行研究都是没有任何意义的，金相学也不例外。唯有当我们结合生产实践，了解金属和合金的组织结构以及它们变化的基本规律，才能切实控制和改善金属或合金的性能，正确对金属或合金进行加工处理，针对实际应用需要合理选择和使用金属材料。
对金相组织的鉴别、分析与判定，就叫金相检验，是实际生产中不可缺少的一个环节。金相检验分为生产过程中的常规检验和零件的失效分析。
常规检验就象我们一年一度的例行体检。大多数人总是处于“小病不断，大病不犯”的状态，也有个别人偶尔会体检出一些不能为人所接受的疾病。这时医生就会发挥很大的作用，对病人追根问底，甚至排查其遗传及祖传病史等等。
生产过程中的常规检验包括原材料入厂的宏观检验，比如硫印试验是检验金属材料中硫元素分布情况，酸蚀试验是检验中心疏松、锭型偏析等等。生产过程中对工艺的实时监控，比如化学热处理中渗碳层深度的在线快速检验，当渗碳时间基本达到工艺要求的时间后，要立即对随炉试样进行渗碳层深度的测定，判断是否达到技术要求的指标，如果达到了就可以马上出炉，如果还未满足要求，就根据实际情况延长相应的保温时间。再如铸造过程中石墨的大小、分布以及数量的检验等。
失效的概念由来已久，其内涵和定义随主体而定。以人为例，人的生老病死就是失效，动物、植物均有失效。零件的失效分析包括服役前的废品和服役后的失效件。
服役前的废品，即生产制造过程中发生质量问题的零件，比如零件在热处理淬火时发生了开裂，究竟是纯粹的热处理问题，还是热处理前锻造的问题，或是锻造前原材料的问题，对这类问题的分析、归纳总结，防止同类缺陷的再发生就是防患于未然。服役后发生故障的失效件，是环境、使用、安装等问题，还是生产制造过程中的问题，对这类问题的解剖、分析、判定就是死后验尸。在废品和失效件的分析中，通过“望、闻、问、切”，再根据鉴别和判断，给生产工艺和使用过程提出改进意见和建议，金相组织检验在这里无疑发挥着极其重要的作用。当然了，还有一项更值得投入的事情，那就是新材料研发过程的检验，从预想、预知、预测入手，制订详细的实验过程，拟订比较准确的工艺参数，通过耐心细致的操作，再经过全面精准的检测，最后综合优化就可以达到满意的效果，这可以叫未卜先知吧。因此，金相检验始终贯穿于新材料的研发、零件的加工生产以及整个服役过程之中。所以我们金相人也可以自豪地说我们是真正的工业医生！
金相检验注定是一个追根问底，相当辛苦的过程，在这个过程中，需要我们金相人永远秉承公平、公正的原则，不为环境因素所左右。
金相组织的正确反映依赖于高水平的制样技术，现在仍然以第九届全国大学生金相技术大赛试样为例，说明制样技术对金相组织鉴别的影响。以下的图9、11、13是本次大赛复赛和决赛中出现的极个别制样缺陷 (均为本次比赛直播中金相照片的截图)，图10、12、14则是相应材料的真实组织形貌。
图9 球墨铸铁未抛干净遗留在试样表面的小黑点，严重污染了真实组织，给准确鉴别组织带来很大影响。
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