金相分析是什麼？
金相分析是對樣品進行切割、鑲嵌、研磨、拋光以及用適當的試劑蝕刻後的顯微鏡檢查。材料的熱處理歷史、晶粒結構、相分佈和缺陷在此檢查中變得可見。
金相分析的目的
目的是了解機械測試給出的數字背後的結構原因。意外的硬度或脆性通常只能透過檢查微觀結構來解釋。
金相分析適用於哪些產品？
- 熱處理鋼件
- 焊接接頭
- 鑄件和鍛造件
- 滲碳、氮化表面
- 失效分析樣本
金相分析應用於哪些行業？
與金相分析相關的標準
- ASTM E3（金相試樣的製備）
- ASTM E112（測定平均晶粒尺寸）
- ISO 643（鋼中的鐵素體或奧氏體晶粒尺寸）
- ISO 3887（鋼脫碳深度的測定）
- ISO 17639（焊接的宏觀和微觀檢查）
金相分析的測試條件
- Kesme
- 冷卻切割，防止加熱；結構不應改變
- 準備
- 烘烤、逐步打磨和拋光
- 蝕刻
- 適合材料的蝕刻劑和時間
- 考試
- 在光學顯微鏡下以適當的放大倍率；必要時掃描電子顯微鏡
金相分析的測試設備
- 冷卻切割機
- 鑲樣機
- 研磨拋光機
- 蝕刻裝置和通風櫃
- 光學顯微鏡及影像分析系統
- 顯微硬度計（補充）
金相分析的樣品要求
- 必須取樣以代表批次或生產運作。
- 必須說明樣品描述、材料類型和生產方向（如果有）。
- 要應用的標準和任何客戶規範必須與樣品一起提供。
- 測試可能具有破壞性；所需樣品數量必須提前確認。
- 在運送過程中必須保護將要測試的表面。
金相分析的測試時程
樣品通常在一到兩個工作天內完成，包括準備和檢驗。
金相分析的測試程序
- 1確定要檢查的部分並在冷卻下切割樣品。
- 2樣品已安裝。
- 3進行逐步研磨和拋光。
- 4用合適的試劑進行蝕刻並清洗。
- 5在不同放大倍率的顯微鏡下進行檢查。
- 6測量晶粒尺寸、相分數或層深。
- 7圖像按比例報告。
金相分析的允收準則
方法標準定義了測試的執行方式，而不是結果必須是什麼。驗收限值來自材料或產品標準、客戶規範或相關法規；因此，本頁並未給出數字限制。
結果評估
評估依賴於將觀察到的結構與材料標準或規範中定義的結構進行比較。晶粒尺寸和脫碳深度等量均以數字形式給出；驗收限度來自產品標準。
金相分析測試報告
- 樣品描述、材料/產品資訊和批次號碼（如果有）
- 樣品製備方法與條件
- 適用的標準和測試條件
- 使用的儀器和校準狀態
- 測量結果和單位
- 測量不確定度（如果需要）
- A statement that the result applies only to the specimen submitted for testing
認證
EUROLAB 擁有 IAF 和 ILAC 多邊認可安排締約方認證機構獲得的國際認可認證，根據 ISO/IEC 17025 實驗室測試、ISO/IEC 17020 檢查和監督以及 ISO/IEC 17021-1 和 ISO/IEC 17065 系統和產品認證。該鏈條確保所發布的報告和證書在全球範圍內得到接受。
是否可以在認可範圍內提供此測試取決於您的產品和所採用的標準；由於認證是基於方法的，因此範圍在報價階段以書面形式確認。
範圍和授權相關規定
- 根據產品系列應用統一標準
- EU 765/2008（市場監督與認證架構）
- 相關產品法規與客戶規範
金屬與冶金測試 — 此測試領域涵蓋哪些內容？
以下段落說明 金相分析 測試所屬的領域；此測試本身的條件與允收標準列於上方各節。您產品專屬的範圍將在報價階段以書面確認。
金屬與冶金測試決定金屬或焊接接頭能承受的負載、破壞方式及內部結構。此族群的結果通常不是針對產品本身，而是針對材料的身分：鋼材是否真為所宣稱的等級、焊縫是否具備設計所預期的強度、鑄件是否含有不可接受的內部缺陷？
此領域的實務重要性源自一項事實：金屬零件很少是漸進式損壞的。塑膠零件會變形、老化、開裂，通常會有預兆。相對地，焊縫或緊固件往往在毫無預警下斷裂——尤其涉及疲勞與脆性斷裂時。因此在壓力設備、起重設備、結構鋼與管線等領域，材料測試是法規的要求，而非設計上的選擇。
此族群結合三類方法群組，各自回答不同的問題。機械測試量化材料在負載下的行為。非破壞性檢測在不損壞零件的情況下尋找缺陷。金相分析與化學分析則解釋材料為何呈現該行為——透過晶粒結構、相分布、夾雜物含量與合金成分來說明。
這些測試的允收標準幾乎從不來自測試標準本身，這正是理解此領域的關鍵。測試標準說明如何進行量測；可接受的數值則來自產品標準、材料等級或製造規範。ISO 6892-1 說明如何進行拉伸試驗；EN 10025 則說明該鋼材應具備多少 MPa 的降伏強度。閱讀報告時，判斷依據的是哪一項產品標準至關重要。
取樣在此領域是結果不可分割的一部分。取自同一爐次的兩個試片，可能因取樣方向與位置不同而得出不同數值；在軋製產品中，平行與垂直於軋延方向的試片會產生不同結果。因此產品標準也規範取樣位置與方向，報告必須記載此資訊。
此領域的方法群組
機械測試
拉伸、壓縮、彎曲、缺口衝擊（夏比）、硬度（布氏、維氏、洛氏）、疲勞、潛變與破壞韌性。這些以數值形式呈現材料在負載下的行為。
非破壞性檢測
射線檢測、超音波檢測、滲透檢測、磁粒檢測與目視檢測。在不損壞零件的情況下尋找表面與內部缺陷，是焊接製造不可或缺的步驟。
金相分析
試片製備、蝕刻與顯微檢驗。評估晶粒尺寸、相分布、夾雜物含量、滲碳深度與焊接熱影響區。
化學分析
以光學發射光譜儀與濕式化學驗證合金成分；材料等級的確認即透過此步驟完成。
腐蝕行為
鹽霧、孔蝕與縫隙腐蝕、晶間腐蝕測試。在不鏽鋼中，這些可作為熱處理品質的指標。
此領域常見混淆之處
- 材料證書（如 EN 10204 3.1）並非測試報告，而是製造商的聲明。在關鍵應用中會進行獨立驗證，兩者不應混淆。
- ASTM 與 ISO 拉伸試驗量測相同的物理量，但採用不同的試片幾何形狀；結果不被視為直接等同，實際採用哪一種以規格書要求為準。
- 硬度與強度之間的換算表僅為近似值。以硬度推算降伏強度不足以作為材料允收的充分證據。
- 在非破壞性檢測中，「未發現缺陷」並不代表沒有缺陷；可能存在低於該方法偵測極限的缺陷。報告必須註明所用方法與靈敏度等級。
- 焊縫合格並不代表焊工或焊接程序已獲得資格認證；兩者是各自獨立的過程。
這些結果支持哪些決策
- 驗證材料證書並允收進廠材料
- 焊接製造核准；焊工與焊接程序資格認證
- 壓力設備與結構構件的製造管制
- 故障分析與現場損壞根本原因判定
- 驗證熱處理與表面處理製程
相關測試
關於金相分析的常見問題
樣品製備對結果有影響嗎？
它直接影響它。加熱樣品的切口、過度加壓的研磨步驟或錯誤的蝕刻劑都可能改變或隱藏結構。因此，準備工作是根據標準進行的，並在報告中說明。
如果光學顯微鏡不夠用怎麼辦？
掃描電子顯微鏡 (SEM) 用於觀察非常精細的結構和斷裂表面；如果需要元素分佈，EDS 可以與它一起使用。