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俄 國(guó) 學(xué) 者 安 諾 索 夫 第 一 個(gè) 用 生 物 顯 微 鏡 斜 照 明 方 式 研 究 鋼 的組織（ １８３１ 年） 從而誕生了金相學(xué)研究方法， 經(jīng)過(guò)英國(guó)冶金學(xué)者 Ｓｏｒｂｙ 的大量開(kāi)拓性工作而奠定了基礎(chǔ) ,。金相學(xué)的建立,， 對(duì)揭示合金內(nèi)部組織奧秘起到了十分重要的作用。２０ 世紀(jì)初 ,， Ｒｏｂｅｒｔ Ａｕｓｔｉｎ 等人將相律應(yīng)用于冶金研究,，建立了相圖，結(jié)合金相組織的研究使人們對(duì)于金屬材料有了比較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),， 確立了合金的成分與金相組織,、材料性能之間的關(guān)系 。

２０ 世紀(jì) ４０ 年代,， 美國(guó)金相學(xué)家 Ｂｅｒｈａ 等人發(fā)明了彩色金相技術(shù),， 它將顏色 光 學(xué) 、干 涉 膜 金 相 學(xué) ,、電 化 學(xué) 及 各 種 彩 色 顯 示 方 法 和 彩 色 攝 影 技 術(shù) 融為 一 體,， 從 而 為 光 學(xué) 金 相 開(kāi) 拓 了 一 個(gè) 嶄 新 的 領(lǐng) 域， 它 有 著 許 多 黑 白 金 相*的*性 ,。為了獲得更高的分辨率以觀察更 細(xì) 微 的 內(nèi) 部 結(jié)構(gòu),， 透射式電子顯微鏡在 ２０ 世紀(jì) ３０ 年代初研制成功。１９４０ 年 Ｍｅｈｌ 用復(fù)型方法研究了金屬更細(xì)微的組織,， 使鑒別達(dá)到數(shù)十納米,。６０ 年代開(kāi)展的薄膜電鏡研究，證實(shí)了晶體中位錯(cuò)的存在并直接觀察到了位錯(cuò)的移動(dòng)，使人們對(duì)于材料的強(qiáng)度理論有了正確的認(rèn)識(shí),。６０ 年代后期,，掃描電子顯微鏡應(yīng)運(yùn)而生， 它具有良好的垂直鑒別率,，是斷口觀察的理想設(shè)備,，掃描電鏡的推出， 使電子斷口學(xué)得以發(fā)展完善,。觀 察 手 段 的 改 進(jìn) 使 金 相 學(xué) 起 了 明 顯 的 變 化,， 目 前， 它 的 主 要 發(fā) 展 趨勢(shì)是定量金相學(xué),， 它是由二維金相試樣磨面或薄膜的金相顯微組織的測(cè) 量 和 計(jì) 算 來(lái) 確 定 合 金 組 織 的 三 維 空 間 形 貌,， 從 而 建 立 合 金 成 分 、組 織和性能間的定量關(guān)系,。將計(jì)機(jī)應(yīng)用于圖像處理,， 具有精度高、速度快等優(yōu)點(diǎn),， 可以大大提高工作效率,。計(jì)算機(jī)定量分析正逐漸成為人們分析研究 各 種 材 料， 建 立 材 料 的 顯 微 組 織 與 各 種 性 能 間 定 量 關(guān) 系,， 研 究 材 料 組織轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)等的有效工具,。

 

 

要進(jìn)行金相分析，就必須制備能用于微觀觀察檢驗(yàn)的樣品——金相試樣,， 也可稱(chēng)之為磨片,。通常 ， 金相試樣制備要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟： 取樣,、鑲嵌,、磨光（粗磨和細(xì)磨） 和拋光。但在鍋爐和壓力容器的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中 是不允許破壞被檢對(duì)象的,， 取樣觀察便無(wú)法實(shí)施,。此時(shí)，可直接在工件上選定檢驗(yàn)點(diǎn),， 進(jìn)行磨光—拋光—侵蝕等過(guò)程 ,，從而保證工件的完整性。觀

察 組 織 時(shí) 可 用 便 攜 式 金 相 顯 微 鏡,， 它 的 底 座 帶 有 磁 力 吸 座,， 可 直 接 吸 附在 工 件 上 進(jìn) 行 觀 察， 對(duì) 于 無(wú) 法 用 顯 微 鏡 觀 察 的 部 位,， 制 樣 后 采用金 相 復(fù)型的方法將需要觀察處用薄膜復(fù)制出來(lái),， 帶到實(shí)驗(yàn)室觀察,。

 

通 過(guò) 將 預(yù) 制 的 復(fù) 型 材 料 與 金 相 試 樣 貼 合 的 方 法 取 得 部 件 金 屬 微 觀組織的形貌。復(fù)型時(shí),， 先用溶劑將已制好的復(fù)膜軟化 ,， 使其具有一定的流動(dòng)性，然 后 使 復(fù) 膜 片 與 金 屬 面 相 接 觸,， 并 加 壓 使 復(fù) 膜 面 材 料 流 動(dòng) 充 滿 磨面上圖像的浮雕之間而復(fù)印出金相圖像,。

金 相 復(fù) 型 是 鍋 爐 壓 力 容 器 金 相 檢 驗(yàn) 方 法 中 特 有 的 一 種 非 破 壞 性 檢驗(yàn) 技 術(shù)， 能 提 供 有 關(guān) 部 件 材 料 的 表 面 狀 態(tài) 信 息 ,， 由 復(fù) 型 檢 驗(yàn) 結(jié) 果 可 獲 得的主要信息包括： 材料老化狀態(tài),， 碳化物析出長(zhǎng)大和球化程度等； 材料損傷狀態(tài),， 蠕變孔洞和開(kāi)裂傾向的程度等 ,； 使用溫度狀態(tài)， 部件金屬的當(dāng)量

溫度等,。

（１） 某 糖 廠 鍋 爐 鍋 筒 底 部 發(fā) 生嚴(yán)重鼓包， 鍋筒材質(zhì)為 １６Ｍｎ,， １６Ｍｎ熱軋退 火 狀 態(tài) 下 的 正 常 組 織 為 鐵 素體和片 狀 珠 光 體 ,。 對(duì) 鼓 包 處 金 屬 進(jìn)行現(xiàn) 場(chǎng) 金 相 檢 驗(yàn) ， 經(jīng) 分 析 金 相 組 織為鐵素體加碳化物（ 見(jiàn)圖 １） ,， 珠光體球化嚴(yán)重,， 球化評(píng)級(jí)為 ４ 級(jí)。球狀碳化 物 分 布 在 晶 界 及 鐵 素 體 基 體 上 ,，晶界 上 有 蠕 變 孔 洞 ,， 說(shuō) 明 此 處 金 屬長(zhǎng)期 處 于 高 溫 下 工 作，由 于 水 質(zhì) 不好,， 水垢泥 渣 堆 積 于 此 ,， 使 傳 熱 受 到 嚴(yán)重阻礙， 金屬壁溫迅速上升,， 強(qiáng)度下降,， 在內(nèi)壓作用下， 鍋筒向外鼓包,。

圖１ 鍋筒鼓包處金相組織（ ４００ 倍）

（２） 某氣站液化石油氣貯罐全面檢驗(yàn),， 材質(zhì)為 １６ＭｎＲ， 磁粉檢測(cè)發(fā)現(xiàn)母材和沿著焊縫熔合線走向而變向的熱影響區(qū)處有表面裂紋存在 ,， 裂紋尾部尖細(xì),， 有分支現(xiàn)象。由現(xiàn)場(chǎng)觀察及復(fù)膜進(jìn)行金相分析可知,， 母材組織為鐵素體＋珠光體（見(jiàn)圖 ２） ,。焊縫熱影響過(guò)熱區(qū)組織為針狀鐵素體＋索氏體＋少量粒狀貝氏體（ 見(jiàn)圖 ３） ,。由于有一定的貝氏 體 存 在， 其 硬 度 偏 高,，對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感性較高,。

（３） 某廠鍋爐過(guò)熱器管發(fā)生爆裂事故， 材質(zhì)為 １２Ｃｒ１ＭｏＶ,， 金相檢驗(yàn)結(jié)果分析： 其內(nèi)部基體組織除極個(gè)別區(qū)域外,， 珠光體組織基本消失， 球化級(jí)別為 ４～５ 級(jí)（見(jiàn)圖 ４） ,。在鐵素體晶界處不均勻地分布著一些碳化物顆粒,， 晶粒內(nèi)部分布有微粒析出物。管子表面由于處在平面應(yīng)力狀態(tài)下,， 而且因表面的氧化作用使得表面各點(diǎn)應(yīng)力逐漸增加,，長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果使晶粒的一些位錯(cuò)在外力作用下向晶界遷移， 把空位推向晶界形成極細(xì)的微孔洞,。

 

鍋 爐 壓 力 容 器 長(zhǎng) 期 在 高 溫 ,、高 壓 、腐 蝕 ,、沖 蝕 的 惡 劣 條 件 下 運(yùn) 行 ,，會(huì) 產(chǎn) 生 鼓 包 、 裂 紋 以 致 暴 露 損 壞 等 缺 陷,，這 就 需 要 對(duì) 其 材 質(zhì) 和 焊 區(qū)進(jìn) 行 現(xiàn) 場(chǎng) 金 相 復(fù) 型 分 析 或 實(shí) 驗(yàn) 室 的 金 相 組 織 分 析 ,； 配 合 必 要 的 力 學(xué)性 能 試 驗(yàn) 、化 學(xué) 成 分 分 析 等 手 段,， 分 析 失 效 原 因 ,， 顯 示 損 壞 部 位 的 失效 程 度 ，為 檢 驗(yàn) 人 員 做 出 正 確 的 處 理 意 見(jiàn) 而 提 供 科 學(xué) 的 依 據(jù) ,， 使 鍋爐 ,、壓 力 容 器 檢 驗(yàn) 工 作 由 宏 觀 檢 驗(yàn) 進(jìn) 入 微 觀 檢 驗(yàn) ， 使 檢 驗(yàn) 技 術(shù) 水 平提 高 到 一 個(gè) 新 的 水 平 ,。

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