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金相學 圖片來自newton

金相學(Metallography)是一門使用顯微鏡研究金屬及合金內部組織的學科。廣義的金相學與金屬學相似。

金相學主要研究的是金屬及合金因化學成分、冷凝、壓延、焊接、熱處理等所引起的內部組織改變及其對物理、化學和力學性能的影響。隨着新材料的不斷出現，目前金相學的研究範圍已經不僅限於金屬與合金。金相學的研究對材料評價和故障分析有重要的意義。

金相學的研究意義

1、 合金鋼熱處理的研究

鋼的熱處理原理是以鋼在加熱和冷卻過程中的相變為依據的，金相技術則是相變研究的重要手段。利用金相法研究不同鋼種在不同溫度下的等溫分解過程，並綜合成等溫轉變曲線，從中引出了臨界淬火速度的概念，明確了不同合金元素對淬透性的影響。形狀記憶合金也是通過金相分析而發現的。人們對Cu-Zn合金作高溫金相分析發現，馬氏體針隨溫度的升降，長度會縮短和伸長，此類馬氏體稱為熱彈性馬氏體，具有形狀記憶效應。在冷卻時使它變形，再加熱到臨界點以上時，又恢復到原有形狀。

2、 控制機械產品的質量

產品生產過程中的每一個環節，比如我們鍋爐行業，從原材料驗收、焊接工藝評定、加工工藝的控制的質量評定等，都要分別按照不同的標準，通過金相和其他的檢驗來確定合格與否。

3、 失效分析

機械裝備和零件在使用過程中難以避免的，會出現變形、斷裂、磨損及腐蝕等形式的失效，分析失效原因，並找出預防及補救措施，就是失效分析。失效分析涉及眾多學科和技術，需要廣泛收集原始資料並運用多種技術手段進行測試分析。其中對於判別失效最重要和最廣泛的手段就是金相分析，而某些失效事故往往只須金相分析就可做出結論。

發展展望

金相學的誕生已經一個多世紀了，並已成為一門成熟的學科。但是，隨着科學技術的發展，金相學也在不斷充實新的內容和擴大它的領域。

首先，觀察手段的改進使金相學起了明顯的變化。光學顯微鏡雖然有簡單方便的優點，但是它的分辨率不高，僅能觀察金相組織中幾十微米尺度的細節。目前，它的主要發展趨勢是定量金相學，也就是把光學顯微鏡配上電子計算機，對顯微組織的一些特徵進行定量的分析。為了獲得更高的分辨率以觀察更細微的內部結構，透射式電子顯微鏡在三十年代初研製成功，經過半個世紀的發展，它的分辨率已接近或達到分辨單個原子的水平。

後來，為了觀察凸凹不平的大塊試樣，掃描電子顯微鏡又應運而生。這些電子光學儀器不但有極高的分辨率，並且能進行微區電子衍射分析，給出有關的晶體結構數據。不僅如此，在配上X射線譜儀及電子能量譜儀後，還能進行小到幾納米範圍的化學成分分析。由此可見，這些電子光學分析儀器已經使我們對金屬的顯微組織結構的研究深入到原子的層次，成為現代金相學研究的重要手段。

其次，隨着新材料的不斷出現，金相學的範圍也逐漸擴大，並滲透到其它材料領域中去，發展成為材料科學。在半導體材料的早期發展中，不少金相工作者參予其事。位錯等晶體缺陷的概念主要是在金屬研究中形成的，現在不但已經是半導體等晶體材料的一項質量指標，並也在地質礦物學中開始受到重視。G.P.區是合金的固溶體中在予沉澱過程中生成的溶質原子偏聚區，現在這一名詞也已在礦物研究中得到應用。合金強化也已應用到高分子材料中去。