基礎:什麼是材料科學
顯微組織(微觀組織)
顯微組織是你在顯微鏡下能看到的特徵的排列——固體內部的晶粒、相與界面——尺度大約從十分之一微米到約一公釐。肉眼看去,一塊鋼像是均勻的灰色固體;把它拋光、蝕刻,再放到顯微鏡下,一片隱藏的、由微小晶體斑塊(晶粒)構成的地景就浮現出來。那片地景就是顯微組織。
大多數工程固體是多晶的:它們由許多稱為晶粒的小晶體構成,每個晶粒的原子圖案相同,但傾斜的方向各異,並在晶界處相遇(晶界就是兩塊取向不同的晶體斑塊相接的錯配接縫,像鋪成不同角度的磁磚)。顯微組織也記錄了有哪些相(成分或晶體結構不同的區域)、晶粒多大、形狀如何。金相學家用研磨、拋光與蝕刻把一個試片準備好,再用光學或電子顯微鏡觀察它,來揭示這些。
顯微組織是結構-性質這條鏈中關鍵的中間環節:製程設定顯微組織,而顯微組織設定許多機械性質。晶粒越小,金屬越強(霍爾-佩奇效應);鋼中各相的細緻程度決定它的硬度。因為同一種合金依熱處理不同,可以有天差地遠的顯微組織,兩個外觀完全相同的零件,行為卻可能截然不同。
兩根成分完全相同的鋼棒:一根緩慢冷卻,顯微鏡下呈現粗大而柔軟的晶粒;另一根淬火,則呈現細針狀的結構(麻田散鐵)。化學相同,顯微組織不同——而淬火那根硬上好幾倍。
顯微鏡揭示的東西,解釋了材料的行為。
顯微組織並非由化學成分固定——它是由製程設定的,事後還能靠熱處理改變。這正是為什麼「這是什麼合金?」還不夠,你還必須問「它是怎麼被加工的?」
又稱
另見