金相檢驗(yàn)是用肉眼、放大鏡或光學(xué)金相顯微鏡觀察金屬材料的組織(或缺陷)及其變化規(guī)律的一種材料物理試驗(yàn)。通過光學(xué)金相檢驗(yàn)可以控制加工工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量；找出機(jī)器零部件的失效原因，以提高產(chǎn)品的性能和壽命；研究材料的組織和成分與性能之間的關(guān)系，為發(fā)展新工藝、新材料、新設(shè)備提供依據(jù)。光學(xué)金相檢驗(yàn)一般都應(yīng)參照相應(yīng)的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，如晶粒度標(biāo)準(zhǔn)、夾雜物標(biāo)準(zhǔn)、宏觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和馬氏體級別標(biāo)準(zhǔn)等來進(jìn)行。光學(xué)金相檢驗(yàn)包括宏觀檢驗(yàn)和顯微組織檢驗(yàn)兩部分。
　　
　　宏觀檢驗(yàn)用肉眼或30倍以下的放大鏡檢測宏觀組織和缺陷。這種檢驗(yàn)所需設(shè)備簡單，故應(yīng)用廣泛。常用方法有侵蝕法、斷口法和印痕法。
　　
　?、偾治g法:包括熱酸蝕、冷酸蝕、電解酸蝕等。應(yīng)用化學(xué)藥品進(jìn)行侵蝕以顯示金屬鑄錠、鑄件或型材等的宏觀組織和缺陷，如偏析、疏松、夾雜、縮孔、氣泡、裂縫、折疊、表面脫碳、發(fā)紋和粗晶等。圖1[1Cr13不銹鋼方錠橫截面，經(jīng)50％鹽酸水溶液在78℃時(shí)侵蝕20分鐘后所顯示的宏觀組織]為1Cr13不銹鋼方錠用熱酸蝕法顯示的宏觀組織照片。
　　
　　從圖[1Cr13不銹鋼方錠橫截面,經(jīng)50％鹽酸水溶液在78℃時(shí)侵蝕20分鐘后所顯示的宏觀組織]中可看出因激冷形成的表層細(xì)等軸晶區(qū)、向著錠心成長的柱狀晶區(qū)和內(nèi)部粗等軸晶區(qū)，以及錠心處串聯(lián)成海綿狀的疏松缺陷。]
　　
　?、跀嗫诜?將金屬材料折斷,以觀察斷口的組織和缺陷。這種方法對顯示晶粒粗細(xì)、滲層厚度、分層、白點(diǎn)、裂縫等特別適用。圖2[用斷口法顯示的鋼材縱向斷口上的白點(diǎn)]為用斷口法顯示的鋼中白點(diǎn)(發(fā)裂)缺陷。白點(diǎn)還可通過酸蝕法在橫向試片上顯示，但不如在縱向斷口上顯示得清楚和直觀。
　　
　?、塾『鄯ǎ褐饕镐撹F檢驗(yàn)中應(yīng)用的硫印和磷印法。硫印法是將經(jīng)2～5％硫酸水溶液浸潤過的相紙覆于鋼鐵試片表面上，使試片中的硫化物與相紙上的溴化銀作用而生成硫化銀沉淀的斑點(diǎn)，從而顯示出硫的多少和分布狀況。磷印的原理與硫印相似，但其圖象所顯示的是磷的分布情況。各種宏觀檢驗(yàn)方法各有一定的適用范圍須根據(jù)檢驗(yàn)?zāi)康牟煌M(jìn)行選擇。
　　
　　顯微組織檢驗(yàn)利用金相顯微鏡來觀察、分析金屬材料的顯微組織和微觀缺陷。檢驗(yàn)內(nèi)容包括測定各組成相和夾雜物的種類、分布和形態(tài)特征，有無孔隙、裂紋等存在并確定其數(shù)量和分布情況。檢驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^這些觀察和分析，進(jìn)一步了解金屬材料的各種顯微組織和微觀缺陷的形成規(guī)律以及它們與各種性能之間的關(guān)系。金相顯微鏡的放大倍率一般不超過2000倍，其分辨極限約為0.2微米。在檢驗(yàn)孔隙和夾雜物時(shí),通常先在材料或機(jī)件上具有代表性的部位取樣，然后經(jīng)磨平、拋光即可觀察。如欲檢驗(yàn)顯微組織，則還須將金相試樣再用化學(xué)或其他物理方法進(jìn)行組織顯示，具體方法視檢驗(yàn)?zāi)康亩ā?BR>　　
　　鋼鐵中的常見顯微組織在工業(yè)用金屬材料中以鋼鐵應(yīng)用最廣，它們在加熱和冷卻過程中形成各種具有不同性能的顯微組織。常見的鋼鐵顯微組織有鐵素體、奧氏體、滲碳體、珠光體、貝氏體和馬氏體。
　　
　?、勹F素體：碳溶解在具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵中所形成的固溶體。鐵素體一般硬度較低，塑性較好。經(jīng)硝酸溶液侵蝕后，鐵素體晶粒在顯微鏡下呈均勻白亮的多邊形(圖3[鐵素體晶粒(100倍)4％硝酸酒精溶液侵蝕])。
　　
　　由于各晶粒取向不同，相互間常有明暗之分。因含碳量的變化和冷卻條件的不同，鐵素體還可能以網(wǎng)狀、針狀、片狀等形態(tài)出現(xiàn)。
　　
　?、趭W氏體：碳溶解在具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)的鐵中所形成的固溶體。通常在高溫時(shí)存在，但由于合金元素的加入,有時(shí)也可能在室溫時(shí)穩(wěn)定存在,如高錳鋼，Cr18-Ni8型奧氏體不銹鋼等。奧氏體晶粒(圖4[奧氏體晶粒(500倍)10％高氯酸酒精溶液電解拋光-侵蝕])。在顯微鏡下一般也呈多邊形，但晶界較鐵素體晶界平直。奧氏體塑性較好，但強(qiáng)度較低。
　　
　?、蹪B碳體：碳與鐵的間隙型化合物(Fe3C)，屬復(fù)雜斜方晶體結(jié)構(gòu)，含6.67％的碳。硬度高，塑性和韌性很低，不受硝酸酒精溶液侵蝕，故在顯微鏡下呈白亮色。其形態(tài)有條塊狀、細(xì)片狀、針狀和球狀等。它是碳鋼中的主要強(qiáng)化相，其形態(tài)、大小、數(shù)量、分布等對鋼的性能有很大影響。
　　
　?、苤楣怏w：奧氏體從高溫冷卻下來所形成的鐵素體和滲碳體的兩相共析組織，其疏密程度受形成時(shí)過冷度的影響,過冷度越大則越細(xì)密,強(qiáng)度和硬度也越高。
　　
　　圖5[片狀珠光體(500倍)4％硝酸酒精溶液侵蝕]為鋼中的片狀珠光體，呈指紋狀的層狀排列，其中細(xì)條狀者為滲碳體，白色基底為鐵素體。
　　
　?、葚愂象w：過冷奧氏體在中溫區(qū)域轉(zhuǎn)變而成的鐵素體和滲碳體兩相混合組織(有時(shí)可能有奧氏體)。主要有上貝氏體(羽毛狀)、下貝氏體(針狀)和粒狀貝氏體3種形態(tài)。上貝氏體形成溫度較高,下貝氏體形成溫度較低，粒狀貝氏體則是某些合金鋼在一定冷速范圍內(nèi)連續(xù)冷卻過程中形成的。圖6[下貝氏體(1500倍)4％硝酸酒精溶液侵蝕]為鋼中的下貝氏體組織，呈黑色針狀。
　　
　?、揆R氏體：碳在中的過飽和固溶體，是奧氏體在很大的過冷度條件下形成的低溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。按含碳量的不同主要有低碳馬氏體和高碳馬氏體兩種形態(tài)。前者在金相顯微鏡下呈細(xì)條狀并同向成束排列，故又稱板條狀馬氏體(圖7[板條狀馬氏體(500倍)4％硝酸酒精溶液侵蝕])。
　　
　　在一個(gè)奧氏體晶粒中可出現(xiàn)多個(gè)不同位向的馬氏體束。它有較好的強(qiáng)度和韌性，是低碳鋼和低合金鋼中具有良好性能的組織。高碳馬氏體相互交叉成針狀或竹葉狀,故又稱針狀馬氏體(圖8[針狀馬氏體(500倍)4％硝酸酒精溶液侵蝕])。在針葉之間常有殘余奧氏體存在。針狀馬氏體脆性大，硬度高，一般須經(jīng)回火后使用。