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金相分析是金属材料试验研究的重要手段之一，采用定量金相学原理，由二维金相试样磨面或薄膜的金相显微组织的测量和计算来确定合金组织的三维空间形貌，从而建立合金成分、组织和性能间的定量关系。

主■要检测项目

表面处理层深度及金相检验

概述：金属材料为使表面改性，提高其硬度、耐磨性或腐蚀能力，对其表面进行渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼或表面◆淬火处理等，微观组织决定着金属材料的宏观性能，处理层深度则决定着特定性能影响的区域，因此，表面处理层的微观结构和处理深度对金属表面性能以及对样品整体的性能︻的影响有至关重要的关联。

目的：质量检测-检查产品表面处理层是否符合相关标准或图纸规范；工艺研究、改良-通过检测表面处理层，有方向的调整最佳工艺流程。

检验方法：微观组织结构检验（垂直特定截面处理方法）、深度检验（化学法、硬度法、金相法），一般以硬度为特定要求的处理层，深度测量方法以硬度法为仲裁法。

检测步骤：

微观组织、金相法测试步骤：切割（镶嵌）—— 抛光——侵蚀——吹干——观察评定 

硬度法测试步骤：切割（镶嵌）——抛光——硬度测试——绘√制硬度曲线——计算

化学法测试步骤：逐层取样——化学分析——计算

测试标准：GB/T 9450、GB/T 9451、GB/T 5617、GB/T 18683、GB/T 11354、JB/T 7709、JB/T 7710、JB/T 5069、JB/T 6141.1、JB/T 6141.2、JB/T 6141.3、JB/T 9204等

检测案例

QPQ处理层深度	淬硬层	渗层厚度	渗氮层检测

不锈钢相含量检测

概述：采用软件自动识别分析模式，针对不锈钢或不锈钢焊缝中有害相（比如δ相）、第二相（比如α相）进行定量分析。

目的：质量检测-检查产品相含量是否符▃合相关标准或图纸规范；材料研究、改良-更深入的了解不锈钢第二相析出形态及析出位置和第二相含量；工艺研究、改良-通过金相分析，有方向的调整最佳热加工工艺，或者评价热加工工艺的合理性。

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光——抛光——侵蚀——吹干——观察分析

测试标准：GB/T 13305、GB/T 4234.1、GB/T 13298、ASTM A923等

检测案例

奥氏体不锈钢晶界及晶内析出相	双相不锈钢

镀层厚度测试

概述：采用电镀、化学沉积、机械镀覆、喷涂等方式在表面形成改性表面或装饰美观表面，评定表面处理质量一种测试方法。

目的：检测涂镀层厚度或涂镀层缺陷

检验方法：显微镜法、磁性法、涡流法、库伦法、X射线荧光测厚、超声波法等

检测步骤：

显微镜法测试步骤：切割（镶嵌）     抛光     直接观察（侵蚀后观察）     测量

测试标准：GB/T 6462、GB/T 4956、GB/T 4955、GB/T 4957、GB/T 37361、JB/T 7503、QB/T 3817、ASTM B748-90、ISO 1463等 

检测案例

高分子基体+预镀镍+镀铜+铜镍	金属基体 镀铜镀镍金相	漆膜（底漆+色漆+清漆）	铜层+半光亮镍+光亮镍+显微气孔镍

锻造流线检验

概述：锻造流线又称金属流线，在锻造时，金属的脆性杂质被打碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性。流线分布可根据锻造工艺改进进行优化，良好的流线可以使锻件机械性能︼更好。相反，如果流线有重大缺陷，如乱流、穿流、金属流线乱等现象出现，会影响锻件的力学性能。

锻造流线使金属性能呈现异向性；沿着流线方向 (纵向)抗拉强度较高，而垂直于流∮线方向 (横向)抗拉强度较低。生产中若能利用流线组织纵向强度高的特点，使锻件中的流线组织连续分布并且与其受拉力方∩向一致，则会显著提高零件的承载能力。例如，吊钩采用弯曲工序成形时，就能使流线方向与吊钩受力方向一致，从而可提高吊钩承受拉伸载荷的能力。锻压成形的曲轴中，其流线的分布是合理的。 （1）铸锭经塑性变形后的显微特征：具有锻造流线         a）脆性杂质，被打碎并顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布         b）塑性杂质，随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布       c）晶粒，显著地沿同一方向被拉长   （2）性能特点：具有各向异性       a）纵向（平行纤维方向），韧、塑性增加    b）横向（垂直于纤维方向），韧、塑性降低但抗剪切能力显著增强 目的：检验金属流线是否沿样品外形轮廓连续分布，有无流纹不顺、折叠、乱流 、穿流、等现象 检验方法：特定腐蚀液侵蚀 检验步骤：试样的选取——试样加工——侵蚀——观察评定 测试标准：GB/T 226、ASTM-E381、ISO 4969、GB/T 5168、GB/T 4297、YS/T 448 等
	锻造曲轴金属流线
	紧固件金属流线

非金属夹杂物含量的测♂定

概述：非金属夹杂物是在冶炼过程中，少量炉渣、耐火料材及冶炼中反应产物进入金属液而形成的。广泛指金属基体中不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐和氮化物等，非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性，致使材料的塑性、韧性降低和疲劳性能降低，使其冷热加工性能乃至某些物理性能变坏，因此常作为衡量金属质量的重要指标，

夹杂物分类（以钢为例）：A类（硫化物）、B类（氧化铝类）、C类（硅酸盐类）、D类（环状氧化物类）、DS类（单颗粒球状类）

目的：金属中非金属夹杂物含量的测定

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光——抛光——吹干——观察评定

测试标准：GB/T 10561、ASTM E45、ISO 4967等 

试样的取样部位和方向： 夹杂物形态很大程度上取决于钢材压缩变形程度，只有在变形度相似的试样还制备的截面上才能进↙行结果的比较。用于测量夹杂物的试样的抛光面面积约为200mm2（20mmx10mm），并且平行于钢材纵轴，位于钢材外表面到中心的中间位置。 直径或边长大于40mm的钢棒或钢坯，检验面为钢材外表面到中心的中间位置∑的部分径向截面。 直径或边长大于25mm、小于或等于40mm的钢棒或钢坯，检验面为通过直径的截面的一半。 直径户边长小于或等于25mm的钢棒，检验面为通过直径的整个截面，其长度应保证得到约的检验面积200mm2的检验面积。
	碳钢非金属夹杂

厚度㊣　小于或等于25mm的钢板，检验面位于宽度1/4处的全厚度截面。

厚度大于25mm、小于或等于40mm的钢材，检验面位于宽度1/4处和从钢板表面到中心的位置，检验面位于钢板厚度的1/2处截面。

厚度大于50mm的钢板，检验面位于宽度1/4处和从钢板表面到中心的位置，检验面位于钢板厚度的1/4处截面。

钢的宏观检验

概述：又称宏观分析，通过一定的方法显现低倍组织或制备金属断口，用肉眼或放大镜（20倍以下）来检验钢及其制品的宏观组织和缺陷的方法，检验区域面积大、范围广，具有代表性。

目的：检验钢在冶炼或热加工过程中，由于非金属夹杂物、气体、工艺变换、操作不当等因素，致使钢的内部或表面产生缺陷，如疏松、偏析、起泡、裂纹、残余缩孔、白点、异金属夹杂物以及各种不正常的断口等缺陷。

检验方法：酸蚀试验、断口检验、硫印试验、磷印试验、塔形试验等，较常用的为酸蚀试验和断口检验。

钢的低倍☉金相酸蚀试验 原理：利用酸液对钢铁材料各部分侵蚀程度的不同，从而清晰地显示出低倍组织及其缺陷。 侵蚀方法：热酸侵蚀法、冷酸侵蚀法和电解腐蚀法，无特殊规定，热酸侵蚀法为仲裁检验方法 检验步骤：试样的选取——试样加工——侵蚀——观察评定 测试标准：GB/T 226、ASTM-E381、ISO 4969等 评定标准：GB/T 1979、ASTM-E381等
	钢材低倍组织

钢材断口检验

目的：通过对制备断※口或失效断口的检验，分析断口类别或评定断口区域存在的缺陷。

检验步骤：选取试样——制备断口（纵向、横向或失效断口）——观察评定（断口分类及缺陷识别）

评定分类：纤维状断口、结晶状断口、层状断口、白点断口、石状断口、奈状断口等

测试及评定标准：GB/T 1814

焊缝金相检验▓

概述：焊接是金属材料间有效的连接方法，焊接过程是一个加热和冷却的过程，包括焊缝区金属的熔化凝固结晶所形成的焊缝金属和在焊缝焊缝临近母材部位由于传热而产生的热影响区，焊接金相检验是检验焊接质量的有效方法。

目的：检查焊接缺欠、微观组织是否异常、研究焊缝的各区组织。

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光——抛光——侵蚀——吹干——观察评定

测试标准：GB/T 6417.1、GB/T 26955、GB/T 26956、GB/T 22087、ISO 17639、ISO 5817 、ISO 10042等

检测案例

1#-熔合线-100X	点焊宏观	钢结构焊接宏观	焊缝宏观

晶粒度评定

概述：晶粒尺寸是评定金属材料性能的重要依据，对于一般常温下使用的金属材料，晶粒越细，不仅强度、硬度较高，而且塑性、韧性较强，能实现强度和塑性几乎矛盾的指标能够同时增加。晶粒大小的量度-晶粒度，通常使用★长度（截点法）、面积（面积法）或体积（比较法）表示不同方法的评定或测量

目的：质量检测-检查产品晶粒度是否符合相关标准或图纸规范；工艺研究、改良-评定不同工艺对金属材料晶粒度的影响；评价热加工工艺的合理性-是否过热或过烧。

检验方法：直接观察或腐蚀后观察、特殊方法处理后观察（比如：氧化法、渗碳体网法、直接淬硬法、铁素〖体网法等）

评定方法：比较法、面积法、截点法（仲裁法）

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光（或热处理后抛光）——抛光——侵蚀——吹干——观察评定

测试标准：GB T 6394、GB/T 13298、GB/T 4335、GB/T 3246.1、YS/T 347、JB/T 7946.4、GB/T 14999.4、ASTM E112、ISO 643等

检测案例

低碳钢晶粒度	晶粒度	晶粒度-镁合金	镍的晶粒度

切片分析

概述：切片分析是以剖面为基础发展起来的一种分析方法，广泛应用于检查电子组件、电路板或机构件内部状况、焊接状况，延续与扩展了剖面的内涵与外延。

应用领域

电子行业、金属/塑料/陶瓷制品业、汽车零部件及配件制造业、通信设备、科研等。

切片方法分类

一般的微切片方法可分成纵切片（沿垂直于板面的方向』切开）和水平切片（沿平行于板面的方向切开），除此之外也有切孔和斜切片方法。

目的：检查特定位置内部结构和内部缺陷

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光——抛光——吹干——观察评定

测试标准：IPC-TM-650、IPC-TM 650 2.1.1、IPC-TM 650-2.2.5、IPC A 600、IPC A 610等。

检测案例

电子元器件针脚观察	激光焊点	螺栓裂纹	锡焊焊脚	压痕裂纹观察

显微组织评定

概述：指将用适当方法（如侵蚀）处理后的金属试样的磨面或【其复型或用适当方法制成的薄膜置于光学显微镜或电子显微镜下观察材料内部具有的组织形貌特征、分布等。

目的：质量检测-检查产品金相组织是否符合相关标准或图纸规范；材料研究、改良-更升入的了解金属材料维管∩组织、性能内在关系「及形成规律；工艺研究、改良-通过金相分析，有方向的调整最佳热加工工艺，或者评价热加工工艺的合理性；故障/失效分析-通过微观分析，有针对性性排查失效原因。

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光——抛光——侵蚀——吹干——观察评定

测试标准：GB/T 13298、ASTM-E3-11、ASTM-E407-07e1、GB/T 13299、GB/T 9441、GB/T 7216、GB/T 5168、GB/T 4296、GB/T 3246.1、GB/T 3488.1、GB/T 18683、GB/T 13305、JB/T 5108、YS/T 449等

检测案例

模具钢显微组织 （M+残A）	α相+点状β相	变形铝合金显微组织	奥氏体不锈钢晶间及晶内析出相	碳化物观察

脱碳层深度检验

概述：钢表层碳的损失，脱碳会明显降低钢的淬火硬度、耐磨性和疲劳性能。实质是钢中碳在高温下与氧和氢等发生作用，生成╲一氧化碳或甲烷，逸出钢件表面。

目的：检查脱碳层深度、类型、组织特征等 检验方法：金相法、硬度法、化学①分析法 检验步骤： 金相法：取样镶嵌——磨光——抛光——侵蚀——吹干——观察测量 硬度法：取样镶嵌——磨光——抛光——硬度测定——绘制硬度曲线——计算 化学法：逐层取样——化学分析——评定 测试标准：GB/T 13298、GB/T 224、ISO 3887、ASTM E1077-14、JB/T 7362等
	全脱碳层

脱碳层测定：

铸铁金相检验

概述：铸铁的显微组织主要是由石墨和金属基体组织所构成。铸铁的是一种含碳量＞2.11%的铁碳合金，铸铁中碳可以固溶、化合和游离三种状态存在，在铸铁凝固、结晶和热处理过程中，碳存在的形态会影响到铸铁的组织和性能。

目的：质量检测-检查产品金相组织是否符合相关标准或图纸规范；材料研究、改良-更深入的了解金属材料微观组织、性能内在关系及形成规律；工艺研究、改良-通过金相分析，有方向的调整最佳热加工工艺，或者评价热加工工艺的合理性；故障/失效分析-通过微观分析，有针对性性排查失效原因。

铸铁分类：白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。

主要检测项目：

白口铸铁-显微组织（渗碳体、莱氏体、珠光体等）、白口层深度、白口区石墨和组织；

高格白口铸铁-碳化物、基体组织（奥氏体、马氏体、珠光体、碳化物等）；

灰铸铁-石墨检验（形态、长度、分布）、基体组织（珠光体、铁素体、贝氏体、马氏体等）、碳化物数量、磷共晶数量、共晶团检验；

球墨铸铁-石墨检验（形态、大小、球化率）、基体组织（珠光体数量、铁素体数量、磷共晶数量、碳化物数量）、等温淬火组织（石墨组织、基体组织-针状铁素体和富碳奥氏体组成的奥铁体、马氏体、碳化物）、铸造缺陷（球化不良和球化衰退、石墨漂浮、夹渣、疏松、反白口）

可锻铸铁-石墨形状、石墨形状分级、石墨分布及石墨颗数、珠光体形状和珠光体残余量、渗碳体残余量分级、表皮层厚度分级。

高磷铸铁-石墨检验、基体组织（磷共晶评级、磷共晶分布形状评级、复合物磷共晶评级）游离渗碳体含量、游离铁素体△含量

蠕墨铸铁-石墨形态、蠕化率、珠光体数量、磷共晶类型及数量、碳化物类型

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光——抛光——侵蚀——吹干——观察评定

测试标准：GB/T 13298、GB/T 7216、GB/T 9441、GB T 24733、GB/T 25746、JB/T 5082.2、JB/T 3829等

检测案例

灰铸铁金相组织	球墨铸铁显微组织P+F	球墨铸铁金相组织

铜及铜合金金相检验

概述：铜及铜合金因其良好的性能，在电气、石油化工、船舶、建筑、机械等行业广泛用作导线、电极、接插件、蒸发器、冷凝器、高强耐磨齿轮、涡轮等。

铜及铜合金的金相检验主要用于测量其晶粒度，以及定性和定量测量氧化铜的含量来检查其纯度。有时候，对于特定的黄铜，需要确定铅的分布，因为这可能会影响到机加工工艺。对于铸造铜合金，需要评估共晶体或铅的显微组织和分布，以及是否存在缩孔或疏松。

目的：检查铜合金微观组织结构并分析缺陷

分类：纯铜、黄铜、白铜、青铜

铜合金的金相分析比较复杂，大概如下：        

1、铸态纯铜低倍为柱状晶，高倍为α单相晶粒        

2、黄铜随着含锌量增加，可出现α、β、γ三种相        

3、锡青铜可出现α、β、γ、δ、ε五种相        

4、铝青铜可出现α、β、γ2三种相    

检测项目：

宏观检验-铸造粗晶、外来非金属及金属夹杂、冷隔、疏松、气孔等缺陷

微观检验-晶粒度、非金属夹杂（CuS、Cu2O、MnS、Cu3P等）、显微组织（α相、β相等）评定等

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光——抛光——侵蚀——吹干——观察评定

测试标准：YS/T 347、YS/T 335、JB/T 5108、GB/T 10119、YS/T 448等

检测案例

α相+点状β相	α相+点状β相（2）	显微组织	显微组织 (2)

铝及铝合金金相检验

概述：检查铝及铝合金铸件、变形铝及铝合金铸锭或变形铝合金加工材、制品在熔炼、凝固结晶、变形加工成型、热处理等过程中，由于种种原因在制品中产生的缺陷。

目的：检查宏观及微观缺欠，微观组织是否符合技术要求

检测范围：铸造铝合金、变形铝合金

检测项目：

宏观检验-针孔度、外来金属夹杂、粗晶环、气孔、疏松、板材分层、冷隔、非金属夹杂等

微观检验-是否过烧、变质处理评定、晶粒度、第二相形态及分布、枝晶结构、包覆层等

检验步骤：切割（镶嵌）——磨光——抛光——侵蚀——吹干 ——观察评定

测试标准：GB/T 13298、GB/T 3246.1、GB/T 3246.2、JB/T 7946.1、JB/T 7946.2、JB/T 7946.3、YS/T 417.1~4等

检测案例

变形铝合金低倍	变形铝合金显微组织	铝硅合金	铝合金晶粒度