金相分析是根据有关标准和规定来评定金属材料质量的一种常规检验方法，并可用来判 断零件生产工艺是否完善，有助于寻求零件产生缺陷的原因。因此，它也是保证产品质量不可或缺的重要手段。
１ 金相分析技术的历史与发展
俄 国 学 者 安 诺 索 夫 第 一 个 用 生 物 显 微 镜 斜 照 明 方 式 研 究 钢 的组织（ １８３１ 年） 从而诞生了金相学研究方法， 经过英国冶金学者 Ｓｏｒｂｙ 的大量开拓性工作而奠定了基础 。金相学的建立， 对揭示合金内部组织奥秘起到了十分重要的作用。２０ 世纪初 ， Ｒｏｂｅｒｔ Ａｕｓｔｉｎ 等人将相律应用于冶金研究，建立了相图，结合金相组织的研究使人们对于金属材料有了比较系统的认识， 确立了合金的成分与金相组织、材料性能之间的关系 。
２０ 世纪 ４０ 年代， 美国金相学家 Ｂｅｒｈａ 等人发明了彩色金相技术， 它将颜色 光 学 、干 涉 膜 金 相 学 、电 化 学 及 各 种 彩 色 显 示 方 法 和 彩 色 摄 影 技 术 融为 一 体， 从 而 为 光 学 金 相 开 拓 了 一 个 崭 新 的 领 域， 它 有 着 许 多 黑 白 金 相无法比拟的优越性 。为了获得更高的分辨率以观察更 细 微 的 内 部 结构， 透射式电子显微镜在 ２０ 世纪 ３０ 年代初研制成功。１９４０ 年 Ｍｅｈｌ 用复型方法研究了金属更细微的组织， 使鉴别达到数十纳米。６０ 年代开展的薄膜电镜研究，证实了晶体中位错的存在并直接观察到了位错的移动，使人们对于材料的强度理论有了正确的认识。６０ 年代后期，扫描电子显微镜应运而生， 它具有良好的垂直鉴别率，是断口观察的理想设备，扫描电镜的推出， 使电子断口学得以发展完善。观 察 手 段 的 改 进 使 金 相 学 起 了 明 显 的 变 化， 目 前， 它 的 主 要 发 展 趋势是定量金相学， 它是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。将计机应用于图像处理， 具有精度高、速度快等优点， 可以大大提高工作效率。计算机定量分析正逐渐成为人们分析研究 各 种 材 料， 建 立 材 料 的 显 微 组 织 与 各 种 性 能 间 定 量 关 系， 研 究 材 料 组织转变动力学等的有效工具。
２ 锅炉压力容器现场金相的制备方法
要进行金相分析，就必须制备能用于微观观察检验的样品——金相试样， 也可称之为磨片。通常 ， 金相试样制备要经过以下几个步骤： 取样、镶嵌、磨光（粗磨和细磨） 和抛光。但在锅炉和压力容器的现场检验中 是不允许破坏被检对象的， 取样观察便无法实施。此时，可直接在工件上选定检验点， 进行磨光—抛光—侵蚀等过程 ，从而保证工件的完整性。观
察 组 织 时 可 用 便 携 式 金 相 显 微 镜， 它 的 底 座 带 有 磁 力 吸 座， 可 直 接 吸 附在 工 件 上 进 行 观 察， 对 于 无 法 用 显 微 镜 观 察 的 部 位， 制 样 后 采用金 相 复型的方法将需要观察处用薄膜复制出来， 带到实验室观察。
２．１ 金相复型技术及其原理
通 过 将 预 制 的 复 型 材 料 与 金 相 试 样 贴 合 的 方 法 取 得 部 件 金 属 微 观组织的形貌。复型时， 先用溶剂将已制好的复膜软化 ， 使其具有一定的流动性，然 后 使 复 膜 片 与 金 属 面 相 接 触， 并 加 压 使 复 膜 面 材 料 流 动 充 满 磨面上图像的浮雕之间而复印出金相图像。
２．２ 金相复型检验评定的基本特征信息
金 相 复 型 是 锅 炉 压 力 容 器 金 相 检 验 方 法 中 特 有 的 一 种 非 破 坏 性 检验 技 术， 能 提 供 有 关 部 件 材 料 的 表 面 状 态 信 息 ， 由 复 型 检 验 结 果 可 获 得的主要信息包括： 材料老化状态， 碳化物析出长大和球化程度等； 材料损伤状态， 蠕变孔洞和开裂倾向的程度等 ； 使用温度状态， 部件金属的当量
温度等。
３ 金相检验技术在现场中的应用
（１） 某 糖 厂 锅 炉 锅 筒 底 部 发 生严重鼓包， 锅筒材质为 １６Ｍｎ， １６Ｍｎ热轧退 火 状 态 下 的 正 常 组 织 为 铁 素体和片 状 珠 光 体 。 对 鼓 包 处 金 属 进行现 场 金 相 检 验 ， 经 分 析 金 相 组 织为铁素体加碳化物（ 见图 １） ， 珠光体球化严重， 球化评级为 ４ 级。球状碳化 物 分 布 在 晶 界 及 铁 素 体 基 体 上 ，晶界 上 有 蠕 变 孔 洞 ， 说 明 此 处 金 属长期 处 于 高 温 下 工 作，由 于 水 质 不好， 水垢泥 渣 堆 积 于 此 ， 使 传 热 受 到 严重阻碍， 金属壁温迅速上升， 强度下降， 在内压作用下， 锅筒向外鼓包。
图１ 锅筒鼓包处金相组织（ ４００ 倍）
（２） 某气站液化石油气贮罐全面检验， 材质为 １６ＭｎＲ， 磁粉检测发现母材和沿着焊缝熔合线走向而变向的热影响区处有表面裂纹存在 ， 裂纹尾部尖细， 有分支现象。由现场观察及复膜进行金相分析可知， 母材组织为铁素体＋珠光体（见图 ２） 。焊缝热影响过热区组织为针状铁素体＋索氏体＋少量粒状贝氏体（ 见图 ３） 。由于有一定的贝氏体存 在， 其硬度偏高，对应力腐蚀敏感性较高。
（３） 某厂锅炉过热器管发生爆裂事故， 材质为 １２Ｃｒ１ＭｏＶ， 金相检验结果分析： 其内部基体组织除极个别区域外， 珠光体组织基本消失， 球化级别为 ４～５ 级（见图 ４） 。在铁素体晶界处不均匀地分布着一些碳化物颗粒， 晶粒内部分布有微粒析出物。管子表面由于处在平面应力状态下， 而且因表面的氧化作用使得表面各点应力逐渐增加，长期运行结果使晶粒的一些位错在外力作用下向晶界迁移， 把空位推向晶界形成极细的微孔洞。
４ 结语
锅 炉 压 力 容 器 长 期 在 高 温 、高 压 、腐 蚀 、冲 蚀 的 恶 劣 条 件 下 运 行 ，会 产 生 鼓 包 、 裂 纹 以 致 暴 露 损 坏 等 缺 陷，这 就 需 要 对 其 材 质 和 焊 区进 行 现 场 金 相 复 型 分 析 或 实 验 室 的 金 相 组 织 分 析 ； 配 合 必 要 的 力 学性 能 试 验 、化 学 成 分 分 析 等 手 段， 分 析 失 效 原 因 ， 显 示 损 坏 部 位 的 失效 程 度 ，为 检 验 人 员 做 出 正 确 的 处 理 意 见 而 提 供 科 学 的 依 据 ， 使 锅炉 、压 力 容 器 检 验 工 作 由 宏 观 检 验 进 入 微 观 检 验 ， 使 检 验 技 术 水 平提 高 到 一 个 新 的 水 平 。
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