顯微組織與織構
相分率(phase fraction)
如果顯微組織是一種混合物——比方軟基地中散布著硬顆粒——首先要問的問題之一就是:每一種各有多少?相分率就是答案:材料中屬於某個相的比例,通常用 0 到 1 之間的體積分率(或百分比)表示。硬相一半、軟相一半,就是各為 0.5 的相分率。
日常的量測方式既間接又漂亮,靠的是一條體視學事實:在隨機拋光截面上,一個相所占的面積分率等於它的體積分率,而且(德萊塞原理,Delesse)兩者都等於落在它上面的隨機測試點的比例。所以你在顯微照片上疊一格點陣,數落在目標相上的點所占的比例,這個點分率就直接估計了體積分率——不需要三維重建。例如:500 個格點中有 90 個落在碳化物上,碳化物的體積分率就是 90/500 = 0.18,即 18 百分比。相分率也能用槓桿定律從相圖預測。
相分率之所以重要,是因為性質常隨它變化:兩相合金的強度、耐磨硬相的多寡、韌性所需延性相的比例,都隨每個相占多少而變,並由成分與熱處理來調控。誠實的提醒:面積等於體積這條規則要求截面真的隨機且具代表性、並有足夠的計數——偏頗的切面或太少的點會給出很差的估計——而且它給的是體積分率,若要重量(質量)分率,必須用密度換算。
用 400 點的格點對雙相不鏽鋼點計數,得沃斯田鐵上 210 點、肥粒鐵上 190 點,所以沃斯田鐵體積分率為 210/400 = 0.53、肥粒鐵為 0.47——接近讓這種鋼兼具強度與韌性的目標 50:50 平衡。
落在某相上的隨機點的比例,直接估計它的體積分率——這就是德萊塞的面積等於體積原理。
點計數或面積計數給的是體積分率,不是重量分率;若需要質量,要用各相的密度換算。而且估計的好壞完全取決於截面是否隨機、計數是否夠多。
又称
另见