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金相学 图片来自newton

金相学(Metallography)是一门使用显微镜研究金属及合金内部组织的学科。广义的金相学与金属学相似。

金相学主要研究的是金属及合金因化学成分、冷凝、压延、焊接、热处理等所引起的内部组织改变及其对物理、化学和力学性能的影响。随着新材料的不断出现，目前金相学的研究范围已经不仅限于金属与合金。金相学的研究对材料评价和故障分析有重要的意义。

金相学的研究意义

1、 合金钢热处理的研究

钢的热处理原理是以钢在加热和冷却过程中的相变为依据的，金相技术则是相变研究的重要手段。利用金相法研究不同钢种在不同温度下的等温分解过程，并综合成等温转变曲线，从中引出了临界淬火速度的概念，明确了不同合金元素对淬透性的影响。形状记忆合金也是通过金相分析而发现的。人们对Cu-Zn合金作高温金相分析发现，马氏体针随温度的升降，长度会缩短和伸长，此类马氏体称为热弹性马氏体，具有形状记忆效应。在冷却时使它变形，再加热到临界点以上时，又恢复到原有形状。

2、 控制机械产品的质量

产品生产过程中的每一个环节，比如我们锅炉行业，从原材料验收、焊接工艺评定、加工工艺的控制的质量评定等，都要分别按照不同的标准，通过金相和其他的检验来确定合格与否。

3、 失效分析

机械装备和零件在使用过程中难以避免的，会出现变形、断裂、磨损及腐蚀等形式的失效，分析失效原因，并找出预防及补救措施，就是失效分析。失效分析涉及众多学科和技术，需要广泛收集原始资料并运用多种技术手段进行测试分析。其中对于判别失效最重要和最广泛的手段就是金相分析，而某些失效事故往往只须金相分析就可做出结论。

发展展望

金相学的诞生已经一个多世纪了，并已成为一门成熟的学科。但是，随着科学技术的发展，金相学也在不断充实新的内容和扩大它的领域。

首先，观察手段的改进使金相学起了明显的变化。光学显微镜虽然有简单方便的优点，但是它的分辨率不高，仅能观察金相组织中几十微米尺度的细节。目前，它的主要发展趋势是定量金相学，也就是把光学显微镜配上电子计算机，对显微组织的一些特征进行定量的分析。为了获得更高的分辨率以观察更细微的内部结构，透射式电子显微镜在三十年代初研制成功，经过半个世纪的发展，它的分辨率已接近或达到分辨单个原子的水平。

后来，为了观察凸凹不平的大块试样，扫描电子显微镜又应运而生。这些电子光学仪器不但有极高的分辨率，并且能进行微区电子衍射分析，给出有关的晶体结构数据。不仅如此，在配上X射线谱仪及电子能量谱仪后，还能进行小到几纳米范围的化学成分分析。由此可见，这些电子光学分析仪器已经使我们对金属的显微组织结构的研究深入到原子的层次，成为现代金相学研究的重要手段。

其次，随着新材料的不断出现，金相学的范围也逐渐扩大，并渗透到其它材料领域中去，发展成为材料科学。在半导体材料的早期发展中，不少金相工作者参予其事。位错等晶体缺陷的概念主要是在金属研究中形成的，现在不但已经是半导体等晶体材料的一项质量指标，并也在地质矿物学中开始受到重视。G.P.区是合金的固溶体中在予沉淀过程中生成的溶质原子偏聚区，现在这一名词也已在矿物研究中得到应用。合金强化也已应用到高分子材料中去。