金屬的性能取決于它的成分和微觀組織，其中微觀組織對金屬性能的影響最為直接，因此我們可以通過對金屬微觀組織的觀察和分析(即金相分析技術(shù))來預(yù)測和判斷金屬的性能，并分析其失效破壞的原因。金相分析技術(shù)是根據(jù)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定來評定金屬材料內(nèi)在質(zhì)量的一種常規(guī)檢驗方法，并可用來判斷零件生產(chǎn)工藝是否完善，有助于尋求零件產(chǎn)生缺陷的原因，因此它是涉及金屬材料生產(chǎn)、使用和科研中一種必不可少的手段。

進(jìn)行金相分析，首先應(yīng)根據(jù)各種檢驗標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定制備試樣（即金相試樣)，若金相試樣制備不當(dāng)，則可能出現(xiàn)假象，從而得出錯誤的結(jié)論，因此金相試樣的制備十分重要。通常，金相試樣的制備步驟主要有:取樣、鑲嵌、標(biāo)識、磨光、拋光、浸蝕，但并非每個金相試樣的制備都必須經(jīng)歷上述步驟，如果試樣形狀、大小合適，便于握持和磨制，則不必進(jìn)行鑲嵌;如果僅僅檢驗金屬材料中的非金屬夾雜物或鑄鐵中的石墨，就不必進(jìn)行浸蝕?？傊瑧?yīng)根據(jù)檢驗的目的來確定制樣步驟。

一、金相試樣制備與觀察1、取樣

取樣是金相試樣制備的第一道工序，若取樣不當(dāng)，則達(dá)不到檢驗?zāi)康摹Ｒ虼?，取樣的部位、?shù)量、磨拋光面方向等應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行。

(1)取樣部位和磨面方向的選擇

取樣部位必須與檢驗?zāi)康暮鸵笙嘁恢?，使所切取的試樣具有代表性。必要時應(yīng)在檢驗報告單中繪圖說明取樣部位、數(shù)量和磨拋光面方向。

圖1-1表示軋制型材金相試樣的切取方位，一般縱斷面(圖1-1中的1、2、4、5)主要用于:1)檢驗非金屬夾雜物的數(shù)量、大小和形狀;2）檢驗晶粒的變形程度;3）檢驗鋼材的帶狀組織，以及通過熱處理對帶狀組織的消除程度。橫斷面(圖1-1中的3)主要用于:1)檢驗從表面到中心金相組織變化情況;2）檢驗表層各種缺陷，如氧化、脫碳、過燒、折疊等;3）檢驗表面熱處理結(jié)果，如表面淬火的淬硬層，化學(xué)熱處理的滲碳層、氮化層、碳氮共滲層以及表面鍍鉻、鍍銅層等;4)檢驗非金屬夾雜物在整個斷面上的分布;5）測定晶粒度等。

(2)取樣方法

金相試樣─般為p12×12mm的圓柱體或12×12×12mm的立方體。若太小則操作不方便，若太大則磨制面過大，增長磨制時間且不易磨平。非檢驗表面缺陷、滲層、鍍層的試樣，應(yīng)將棱邊倒圓，防止在磨制中劃破砂紙和拋光織物，反之，檢驗表層組織的試樣，嚴(yán)禁倒角并應(yīng)保證磨面平整。

2、鑲嵌

當(dāng)金相檢驗的材料為絲、帶、片、管等尺寸過小或形狀不規(guī)則的試樣，由于不便握持，可采用鑲嵌的方法，得到尺寸適當(dāng)，外形規(guī)則的試樣。當(dāng)檢驗試樣的表層組織時，為防止在磨制中產(chǎn)生倒角，也可采用鑲嵌。常用的鑲嵌方法有機(jī)械夾持法、熱鑲嵌法和冷鑲嵌法等。3、磨光與拋光

金相試樣經(jīng)過切取、鑲嵌后，還需進(jìn)行磨光、拋光等工序，才能獲得表面平整光滑的磨面。圖1-2表示了切取試樣后形成的粗糙表面，經(jīng)粗磨、細(xì)磨、拋光后，磨痕逐漸消除，得到平整光滑的磨面。

磨光可以分為粗磨和細(xì)磨。每一道工序，都與上一道工序成90°方向，直到看不到上道工序的劃痕為止。

拋光可以分為機(jī)械拋光和電解拋光。機(jī)械拋光適用于大部分鋼種,但是由于機(jī)械拋光有機(jī)械力的作用，不可避免會產(chǎn)生金屬變形層，使金屬擾亂層加厚，出現(xiàn)偽組織。而電解拋光是利用電解方法，以試樣表面作為陽極，逐漸使凹凸不平的磨面溶解成光滑平整的表面，因無機(jī)械力的作用，故無變形層，亦無金屬擾亂層，能顯示材料的真實組織并兼有侵蝕作用，適用于硬度較低的單相合金、容易產(chǎn)生塑性變形而引起加工硬化的金屬材料，如奧氏體不銹鋼、高錳鋼、有色金屬和易剝落硬質(zhì)點的合金等的試樣拋光。

4、金相顯微組織的顯示

拋光后的試樣表面是平整光亮、無痕的鏡面，置于金相顯微鏡下觀察時，除能見到非金屬夾雜物、孔洞、裂紋、石墨和鉛青銅中的鉛質(zhì)點以及極硬相在拋光時形成的浮凸外，僅能看到光亮一片，看不到顯微組織，必須采用適當(dāng)?shù)娘@示方法（即侵蝕)，才能顯示出組織。

金相顯微組織的侵蝕方法很多，可分為化學(xué)侵蝕、電解侵蝕和其他侵蝕等。其中化學(xué)侵蝕法具有顯示全面、操作便捷、經(jīng)濟(jì)便宜、重現(xiàn)性好等優(yōu)點，故在生產(chǎn)以及科研中廣泛應(yīng)用。

化學(xué)浸濕是一個電化學(xué)溶解的過程。金屬與合金中的晶粒與晶界之間，以及各相之間的物理化學(xué)性質(zhì)不同，他們具有不同的自由能，在電解質(zhì)溶液中則具有不同的電極電位，可組成許多微電池，較低電位的部分是微電池的陽極，溶解較快，溶解的地方則呈現(xiàn)凹陷或沉積反應(yīng)產(chǎn)物而著色，如圖1-3a所示。在顯微鏡下觀察時，光線在晶界處被散射，不能進(jìn)入物鏡而顯示出黑色晶界;在晶粒平面上的光線則散射較少，大部分反射進(jìn)入物鏡而呈現(xiàn)亮白色的晶粒。圖1-3b是純鐵的顯微組織，黑色為晶界明亮色微晶粒。