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微觀結(jié)構(gòu)的本色在金相學(xué)中的應(yīng)用通常非常有限，但是當(dāng)利用某些光學(xué)方法（如偏振光或DIC）或樣品制備方法（如彩色蝕刻）時(shí)，顏色可以顯示有用的信息。

偏振光顯微術(shù)對(duì)于檢查非立方晶體結(jié)構(gòu)與金屬（如Ti、Be、U和Zr）非常有幫助。遺憾的是，主要的商用合金（Fe、Cu、Al）對(duì)偏振光不敏感，因此彩色或著色蝕刻提供了一種額外的方法來(lái)揭示和辨別微觀結(jié)構(gòu)中的特征。

圖1：樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)的彩色晶粒

顏色（色調(diào)）蝕刻劑通常采用化學(xué)方法（浸泡在溶液中）或電化學(xué)方法（浸泡在帶有電極和外加電位的溶液中），在樣品表面產(chǎn)生薄膜，這通常取決于特征。薄膜與反射光相互作用并通過(guò)干涉產(chǎn)生顏色，這在正常明場(chǎng)照明下可以觀察到，但是通過(guò)偏振光和相位延遲（λ或波片）可以顯著增強(qiáng)。另外，熱著色或氣相沉積是產(chǎn)生干涉膜的替代方法。

在鋼合金中，所謂的“第二相”成分可以通過(guò)蝕刻選擇性地著色，這提供了一種分別識(shí)別和量化它們的方法。用彩色蝕刻法鑒別鋼中的鐵素體和碳化物是一種常用的方法。

干涉膜的生長(zhǎng)可以是樣品表面特征（如晶粒）晶體取向的函數(shù)。對(duì)于用標(biāo)準(zhǔn)試劑蝕刻（侵蝕晶界）產(chǎn)生不完整網(wǎng)絡(luò)（晶界）從而阻止數(shù)字圖像重建的合金，由于不同晶粒取向?qū)е碌奈⒂^結(jié)構(gòu)顏色編碼允許進(jìn)行粒度分析。

定量分析優(yōu)于定性分析

定量金相學(xué)的起源在于應(yīng)用光學(xué)顯微鏡研究金屬合金的顯微組織。材料科學(xué)家必須解決的基本問(wèn)題是：

l 合金中某些特征性尺寸是多少，總共有多少這種類(lèi)型的特征？

l 合金當(dāng)中存在多少特定成分？

圖2：含有球狀石墨的球墨鑄鐵（HC PL Fluotar 10倍物鏡，明場(chǎng)）

多年來(lái)，使用圖表評(píng)級(jí)和視覺(jué)比較是能夠用半定量描述回答這些問(wèn)題的方法。如今，現(xiàn)代的電動(dòng)化和計(jì)算機(jī)化顯微鏡和圖像分析系統(tǒng)為自動(dòng)化國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所涵蓋的大多數(shù)評(píng)價(jià)和評(píng)估方法提供了快速和準(zhǔn)確的手段。

測(cè)量通常在一系列二維圖像上進(jìn)行，可分為兩大類(lèi)：用于量化離散晶粒的大小、形狀和分布的測(cè)量（特征測(cè)量）和與基體微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)的測(cè)量（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量）。

幾個(gè)例子是鋼中夾雜物含量的測(cè)定、鑄鐵中石墨的分類(lèi)以及熱噴涂涂層或燒結(jié)零件中孔隙度的評(píng)估。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的常見(jiàn)應(yīng)用是通過(guò)截取法或平面法確定平均晶粒尺寸，以及通過(guò)相分析估計(jì)微觀結(jié)構(gòu)成分的體積分?jǐn)?shù)。使用圖像分析軟件，多個(gè)相位狀態(tài)都可以在單一的視野中進(jìn)行檢測(cè)、量化并以圖形表示。

不僅著眼于微觀，還著眼于宏觀

宏觀檢驗(yàn)技術(shù)經(jīng)常用于常規(guī)質(zhì)量控制以及失效分析或研究。這些技術(shù)通常是顯微觀察的前奏，但有時(shí)也可以單獨(dú)用作接受或拒絕的標(biāo)準(zhǔn)。

圖3：鋼的表面硬化

宏觀蝕刻試驗(yàn)可能是該組內(nèi)信息量非常大的工具并且廣泛用于材料加工或成形的許多階段的質(zhì)量檢驗(yàn)。借助于立體顯微鏡和各種各樣的照明模式，而宏觀刻蝕通過(guò)揭示材料微觀結(jié)構(gòu)中缺乏均勻性來(lái)提供組件均勻度的整體視圖。其中部分

舉例如下：

l 凝固或加工產(chǎn)生的宏觀結(jié)構(gòu)模式（生長(zhǎng)模式、流線(xiàn)、帶狀等）

l 焊縫熔深和熱影響區(qū)

l 由于凝固或工作引起的物理不連續(xù)性（孔隙、裂紋）

l 化學(xué)和電化學(xué)表面改性（脫碳、氧化、腐蝕、污染）

l 由于淬火不規(guī)則，鋼合金或鋼型的表面硬化深度（表面硬化）

l 磨削或加工不當(dāng)造成的損壞

l 過(guò)熱或疲勞引起的熱效應(yīng)

總結(jié)

金屬合金由于其廣泛的性能，在許多技術(shù)和應(yīng)用中發(fā)揮著突出的作用。目前有幾千種標(biāo)準(zhǔn)化合金可供選擇，隨著新需求的發(fā)展可能需要新的合金，這一數(shù)字還在持續(xù)增長(zhǎng)。

金相學(xué)是對(duì)合金微觀結(jié)構(gòu)的研究，合金微觀結(jié)構(gòu)包括：相態(tài)、夾雜物和其他成分的微觀空間分布。人們使用了各種技術(shù)（通常采用顯微鏡技術(shù)）來(lái)揭示合金的微觀結(jié)構(gòu)。

合金的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其許多重要的宏觀性能有重要影響，如抗拉強(qiáng)度、延伸率和熱導(dǎo)率或?qū)щ娐省?duì)微觀組織和合金性能之間關(guān)系的透徹理解是金相學(xué)領(lǐng)域的根本原因。金相學(xué)知識(shí)用于冶金（合金設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)）和合金生產(chǎn)。

但同時(shí)，人們也開(kāi)發(fā)出了多種多樣的陶瓷和聚合物材料來(lái)滿(mǎn)足諸多不同的應(yīng)用。金相學(xué)的基本原理*可以應(yīng)用到所有材料的特征分析當(dāng)中。因此，更通用的術(shù)語(yǔ)“材料學(xué)”開(kāi)始取代金相學(xué)。