材料檢測與分析
金相(metallography)
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金相是一門把小塊金屬仔細處理、讓你能透過顯微鏡真正看見其內部結構的功夫——那些微小的結晶晶粒、不同的相、裂縫與夾雜物。未經處理的金屬表面看起來只是一片沒有特徵的灰色平面;金相就是把這片空白變成可判讀地圖的配方,有點像把石頭切開拋光,露出裡面的礦物花紋。
經典流程是:先切下小試樣(切取),把它包埋在塑膠圓餅裡以便拿取(鑲埋),在越來越細的研磨砂紙上磨平,拋光到鏡面,最後用溫和的酸蝕刻——酸對晶界與不同相的侵蝕速率不同。在顯微鏡下,被蝕刻的晶界會散射光線,顯現為勾勒每個晶粒輪廓的暗色網線。從這張影像就能判讀晶粒大小、各相比例與缺陷。
工程師想知道關於金屬的幾乎一切——熱處理是否正確、晶粒是否太粗、晶界上是否有脆性相、銲道是否留下不良組織——都由觀察顯微組織來決定。金相是最古老也仍最便宜的結構之窗,正是在這裡,「結構決定性質」不再只是口號,而成為你能親眼看見的事實。
一根失效的車軸在裂縫附近被切取、鑲埋、研磨、拋光,並用 2% 硝酸酒精(nital)蝕刻。金相照片顯示粗大晶粒與晶界上脆性雪明碳鐵(cementite)的網狀組織——證明該零件在鍛造時過熱。
備樣、拋光、蝕刻、判讀:顯微組織訴說零件的身世。
金相只看見你切取與拋光的那個平面,是三維結構的一個二維切片——在截面上看起來小的晶粒,在你沒切到的方向可能很大。良好做法會沿一個以上的方向取樣。
又稱
另見