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上海光學(xué)儀器一廠--和你一起探究金相學(xué)的前世今生
閱讀：2673 發(fā)布時(shí)間：2013-7-9
金相學(xué)主要是研究金屬材料組織的一門學(xué)科,，其通過對(duì)金屬材料的宏觀和微觀組織的研究不同的結(jié)構(gòu)組份,，也即各個(gè)晶體（相）或晶體群（共晶體，共析體等等）的含量,、大小,、形狀,、顏色、位向和硬度,。
金相學(xué)--低倍檢驗(yàn)技術(shù)
（2）1860年在低碳鋼拉伸試樣表面上觀察到腐蝕程度與基體不同的條帶,并正確解釋這不是偏析而是由于局部的不均勻切變引起的,。
（3）1867年H.Tresca用氯化汞腐蝕顯示金屬部件中的流線,說明金屬在加工形變過程中內(nèi)部金屬的流動(dòng)情況。上述試驗(yàn)奠定了宏觀腐刻及低倍檢驗(yàn)技術(shù),在今天仍然是金屬研究和生產(chǎn)檢驗(yàn)中常使用的方法,。
金相學(xué)研究
金相學(xué)研究zui重要的手段是光學(xué)金相顯微術(shù)和電子顯微學(xué)（見金屬和合金的微觀分析）。利用X射線衍射或電子衍射等進(jìn)行的金屬結(jié)構(gòu)分析和利用各種電子光學(xué)儀器進(jìn)行的金屬微區(qū)成分分析,，有時(shí)也包括在金相學(xué)所研究的范疇內(nèi),。研究金屬及合金內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的學(xué)科。是從19世紀(jì)初開始逐步形成的,。金相學(xué)過去曾定義為研究金屬及合金的成分組織結(jié)構(gòu)以及它們同性能之間關(guān)系的科學(xué)隨著這一學(xué)科研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,。
后來的研究指出,不但在鋼中并且在許多其它合金中出現(xiàn)。本世紀(jì)二十年代A.Sauveur及周志宏研究過碳含量極低的鐵在淬火后的魏氏組織;三十年代G.Kurdjumov及G.Sachs用X射線進(jìn)行了的馬氏體相變?nèi)∠蜿P(guān)系的試驗(yàn),。在R.F.Mehl學(xué)派（包括C.S.Barrett）在Sauveur和周志宏的工作啟發(fā)下開展了一系列合金的魏氏組織的研究,此后取向關(guān)系的測(cè)定一直是相變研究中的一個(gè)重要組成部分,。
金相學(xué)發(fā)展階段
德國的AdolfMartens和法國的FlorisOsmond分別在1878及1885年獨(dú)立地用顯微鏡觀察鋼鐵的顯微組織。他們都是與鋼鐵生產(chǎn)與使用有關(guān)的工程師,。從1880年起就開始了金相檢驗(yàn),。因此,他們的金相觀察結(jié)果很快就在冶金界傳播開來,影響深遠(yuǎn),在德國及法國甚至有一些學(xué)者還認(rèn)為他們也是金相學(xué)的創(chuàng)始人。在十九世紀(jì)的六十到八十年代,三個(gè)杰出的科學(xué)家分別在三個(gè)國家獨(dú)立地開始了鋼鐵的金相觀察,。
一方面與蔡司光學(xué)儀器廠合作設(shè)計(jì)適于金相觀察的顯微鏡（這對(duì)金相技術(shù)的普及推廣起了很大的作用）,另一方面對(duì)鋼鐵的金相進(jìn)行了大量的系統(tǒng)研究,發(fā)現(xiàn)了低碳鋼的時(shí)效變脆現(xiàn)象,。由于他過于強(qiáng)調(diào)觀察細(xì)節(jié),論文有時(shí)顯得煩瑣,在理論分析方面建樹不多。但是,在改進(jìn)和推廣金相技術(shù)方面起了很大的作用,。金相檢驗(yàn)是zui重要的檢驗(yàn)方法之一,其重要性決不亞于化學(xué)成分分析,。到本世紀(jì)初不少鋼廠都有了金相檢驗(yàn)室。
金相檢驗(yàn)結(jié)果
首先,在實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面他不限于金相觀察,而是把它與熱分析,、膨脹,、熱電動(dòng)勢(shì)、電導(dǎo)等物理性能試驗(yàn)結(jié)合起來,。這在當(dāng)時(shí)不能不說是一種創(chuàng)舉,把金相技術(shù)擴(kuò)大到更廣泛的范疇里去,這在后來已成為金屬學(xué)的傳統(tǒng)研究方法了,。其次,在理論分析方面他也不限于顯微組織結(jié)構(gòu),而是把它與化學(xué)成分、溫度,、性能結(jié)合在一起,注意研究它們之間的因果關(guān)系,。換句話說,他把金相學(xué)從單純的顯微鏡觀察擴(kuò)大、提高成一門新學(xué)科,。從這個(gè)角度來看,Osmond的貢獻(xiàn)是非常的,。
Osmond在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上精益求精,是他拍攝的珠光體的高倍顯微像,就是在今天用*的實(shí)驗(yàn)儀器與照相器材,要達(dá)到這么高的水平也非易事。
到了上世紀(jì)末或本世紀(jì)初,金相學(xué)就已經(jīng)成為一門新興的學(xué)科了,，對(duì)金相學(xué)的普及推廣也起了重要的作用,。
金相學(xué)功能
采集圖像
1,、采集圖像，可通過數(shù)字CCD攝象頭等設(shè)備捕獲圖像,，也可從文檔中打開圖像或從剪貼板中粘貼圖像,，任何格式存儲(chǔ)的圖像均可用該軟件進(jìn)行分析；
2,、可按照美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）,、蘇聯(lián)國家標(biāo)準(zhǔn)（GOST）和標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，對(duì)金屬圖像進(jìn)行下列全自動(dòng)分析：
①按照ASTME1382-97,，E930-92,，ISO643和GOST5639-82標(biāo)準(zhǔn)，分析平均顆粒大小和zui大顆粒大??；
②相位分析；
③金屬內(nèi)含物或第二相位構(gòu)成分析（按照ASTME1245-95和GOST1778-70標(biāo)準(zhǔn)）,；
④鑄鐵中石墨顯微結(jié)構(gòu)分析（按照ASTMA247-67和GOST3443-87標(biāo)準(zhǔn)）,；
⑤鋼鐵樣品的脫碳深度分析（按照ASTM1077-91，GOST1763-68和ISO3887-77標(biāo)準(zhǔn)）,；
⑥表面和分層測(cè)量,。
3、通過與標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)具）結(jié)構(gòu)對(duì)比的方法,，分析金屬結(jié)構(gòu),；
4、分析圖像,、各種數(shù)據(jù)和圖表儲(chǔ)存于專業(yè)圖像數(shù)據(jù)庫中,；
5、生成打印報(bào)告,，包括圖像,、數(shù)據(jù)和文字等內(nèi)容；
6,、圖像亮度,、對(duì)比度和銳化等調(diào)節(jié)，改善質(zhì)量,；
7,、圖像注釋（圖表和文字等）；
8,、可手動(dòng)或半自動(dòng)對(duì)圖像進(jìn)行各種測(cè)量,。