材料学与金属学有何不同？金相学中使用的技术可以应用于多种材料，包括陶瓷和聚合物，因此称为陶瓷学和塑料学。金相学、陶瓷学和塑造学统称为材相学。虽然金相学是整体术语，但金相学一词更为广泛。

金相技术最常用于：

• 金属和金属合金，包括钛、不锈钢、铁、黄铜和其他类型的金属
• 陶瓷，包括陶瓷涂层
• 聚合物，包括天然和合成聚合物
• 涂层，包括热喷涂层、氮化涂层和镀锌涂层
• 粉末合金
• 微电子器件
• 紧固件，包括螺钉、螺栓和销钉
• 增材制造或 3D 打印

金相学的主要应用包括：

• 新合金、材料和产品的开发、分析和测试
• 开发新的制造技术
• 生产组件的组件质量保证和故障分析

虽然现在看起来很明显，但当时这是一个革命性的想法。正如 Henry Clifton Sorby 在他生命结束时所说：在早期，如果发生铁路事故，我建议公司拿起铁轨用显微镜检查，我会被认为是一个应该送进精神病院的人。但现在正是这样 ......"

从那时起，金相学发展迅速。现代金相学在很大程度上得益于 DISA 和 Struers 等公司，他们引入了第一批用于金相学的机械设备，包括 DISA Electropol 和 Knuth-Rotor 研磨机。如今，已经有了全自动的材相机，例如世界首款全自动端到端研磨和抛光解决方案Xmatic。

金相切割通常是金相工艺的第一步。使用专门设计的金相切割机和切割轮对部件进行切割，以露出材料的横截面。在大型部件（如钢驱动轴）上，金相切割还用于制作更易于处理的材料小样本。

选择切割轮用于材料：例如合金白铸铁，通常需要立方氮化硼切割轮；而铜通常使用硬碳化硅进行切割。

金相镶嵌 切割后，大多数金相样品都使用镶样机在热树脂或冷树脂中镶嵌。金相镶嵌有助于保持材料内部的层次，并在制备过程中保护脆弱或涂层的样品。它还可以更安全、更方便地处理小型、尖锐或不规则形状的物体。

有两种金相镶嵌技术：热压缩镶嵌（也称为热镶嵌）和冷镶嵌。这两种镶嵌技术都有一定的优势，金相学家将根据样品的特性、试样数量和所需质量决定使用哪一种。

金相研磨和抛光（机械制备）最常见的是，随后通过研磨和抛光对镶嵌的金相样品的表面进行制备，以进行显微镜检查。这两个金相步骤统称为机械制备。

金相研磨和抛光通常在专门设计的研磨和抛光机上手动或自动进行。在这些机器上，将样品固定在快速旋转的砂轮上，研磨或抛光表面以露出下面的微观结构。砂轮的表面经过改动，以适应特定材料。软韧性材料（如铝和铝合金）需要与铸铁不同的研磨或抛光表面。

金相蚀刻 许多金相制备过程可能在研磨和抛光后停止。然而，一些材料和应用需要额外的金相工艺步骤：蚀刻。金相蚀刻是一种化学工艺，通过使用蚀刻剂的化学混合物处理样品表面，以揭示或增强材料内部晶粒边界、相位或晶粒表面的光学特性。其目的是在显微镜检查过程中使这些特性更加可见。除了金相蚀刻外，

还可以在显微镜中使用特殊的光学滤光片，以进一步突出材料不同微观结构特性之间的对比度。

电解制备机械研磨和抛光可使材料表面变形。因此，金相学家可能更喜欢使用电解制备。但是，这仅适用于某些材料和特定应用。在电解制备中，样品被设置为适当电解质中的阳极。通过受控溶解去除材料表面，露出下面的微观结构。接下来可以进行电解蚀刻，以在显微镜下突出微观结构的对比。

金相检查：根据应用和材料的不同，用肉眼检查试样（宏观检查）可能就足够了。然而，在大多数情况下，金相学家会使用显微镜（光学或数字放大镜）来增强微观结构的外观。

• 光学显微镜可将微观结构放大达 1,000 倍。
• 电子显微镜的放大倍数可达 500,000 倍，主要用于冶金失效分析和教学目的。

什么是金相硬度测试？硬度测试是许多冶金和金相实验室的关键组成部分。它有助于确定材料的精确硬度，从而提供有关其强度、耐磨性和延展性的关键见解。

测试涉及将特定形状的压头压入材料表面并测量所得压痕的大小或深度。

有几种金相硬度测试标准，包括维氏硬度、努氏硬度和布氏硬度。所有这些都需要专门的、经过校准的硬度测试机来确保准确和可重复的结果。