《金相學(xué)的興起》word版

《《金相學(xué)的興起》word版》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、金相學(xué)的興起【摘要】Widmanstabtten在19世紀初用硝酸水溶液腐刻鐵隕石切片,觀察到片狀Fe-Ni奧氏體的規(guī)則分布(魏氏組織),予告金相學(xué)即將誕生。Sorby在1863年用反射式顯微鏡觀察拋光腐刻的鋼鐵試樣,不但看到珠光體中的滲碳體和鐵素體的片狀組織,還對鋼的淬火和回火作了初步探討,金相學(xué)已基本形成。到19～20世紀之交,Martens(馬氏)和Osmond對金相學(xué)的發(fā)展和金相檢驗在廠礦中的推廣做了重要貢獻,同時Roberts2Austen(奧氏)和Roogzeboom初步繪制出Fe-C平衡圖,為金相學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。到了二十世紀中葉,金相學(xué)已逐步發(fā)

2、展成金屬學(xué)、物理冶金和材料科學(xué)?！娟P(guān)鍵詞】金相學(xué);歷史;早期史金相學(xué)或更廣義一點的金屬學(xué)及金相熱處理是冶金系與機械系大多數(shù)專業(yè)學(xué)生的必修課,講述的內(nèi)容是金屬與合金的組織結(jié)構(gòu)以及它們與物理、化學(xué)和力學(xué)性能間的關(guān)系。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,新材料層出不窮,金相學(xué)的范圍也已不限于金屬與合金,逐漸滲透到無機非金屬材料,礦物,有機高分子等,發(fā)展成為材料科學(xué)這門新學(xué)科。我國出版的金相學(xué)或金屬學(xué)教課書卻很少討論這門學(xué)科的早期發(fā)展歷史,廣大金相熱處理工作者成天與奧氏體、馬氏體、魏氏組織等名詞打交道,甚至還在使用索氏體、屈氏體等已過時的名詞,而不清楚它們的來歷。本著溫故知新的宗旨,

3、我們準備編寫一些金相學(xué)史話,陸續(xù)發(fā)表,介紹金相學(xué)(廣義的)發(fā)展過程中的一些有意義的史實,并借此闡明一些觀點。由于有些古老的文獻在國內(nèi)查閱不到,不得不從一些書刊專論中引用第二手的資料,再加上作者的知識又有局限性,錯誤之處一定不少,尚請讀者指正。英文金相學(xué)Metallography這一名詞在1721年首次出現(xiàn)于牛津《新英語字典》(NewEnglishDictionary)中,不過那時這個名詞的含義是金屬及其性能的學(xué)問,并未涉及組織結(jié)構(gòu)。十九世紀中葉,轉(zhuǎn)爐(1856)及平爐(1864)煉鋼新方法相繼問世,鋼鐵價格顯著下降,產(chǎn)量猛增。那時又正大事興建鐵路,鐵軌用量很大

4、,斷裂事故也屢見不鮮。生產(chǎn)實際的需要促進了對鋼鐵的斷口、低倍及內(nèi)部顯微組織結(jié)構(gòu)的研究。另一方面,晶體學(xué)在這個時期也有了長足的進展,如32個晶類(1830)及14個布喇菲點陣(1849)的建立,這為研究礦物與金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)奠定了理論基礎(chǔ)。到了十九世紀末,金相這一名詞也就獲得了新的意義,并與金屬與合金的顯微組織結(jié)構(gòu)結(jié)下了不解之緣,金相顯微鏡也就成為研究金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的重要工具。后來金相研究的領(lǐng)域逐步擴大,也就不再限于顯微鏡觀察了。本文介紹金相學(xué)興起的一些重要事件,主要是對金相觀察的啟蒙、創(chuàng)建、推廣等過程作一歷史性的回顧。限于篇幅,僅能重點突出地討論一些問題,

5、詳見文末所引有關(guān)文獻1～5。1啟蒙階段在現(xiàn)代煉鋼方法出現(xiàn)之前,瑞典由于有高品位的鐵礦石和豐富而又價廉的森林資源,在十八世紀時是歐洲的主要產(chǎn)鋼國家。另一方面,那時在瑞典出現(xiàn)了一些著名的化學(xué)家,首先發(fā)現(xiàn)了鎳、鈷、錳、鉬、鎢等金屬元素。顯然,這些化學(xué)家的研究也包括鋼與鐵,如Bergman首先用化學(xué)分析方法證明碳含量不同是鋼、鍛鐵和鑄鐵的主要區(qū)別。另一方面,Rinman在1774年在瑞典皇家科學(xué)院院報上發(fā)表了一篇題為“鐵與鋼的腐刻”的論文,指出“不同類型的鐵與鋼的硬度、致密度、性能均勻與否等均有差異,腐刻為區(qū)別它們提供了一種簡易的方法”。但是,這種用化學(xué)試劑腐刻金屬顯

6、示其內(nèi)部組織的方法尚未采用制片及拋光技術(shù),僅限于觀察鋼鐵產(chǎn)品的表面組織。圖1鐵隕石腐刻后直接印制的魏氏組織(1820)AloysvonWidmanstabtten(以下簡稱魏氏)在1808年首先將鐵隕石(鐵鎳合金)切成試片,經(jīng)拋光再用硝酸水溶液腐刻,得出圖1的組織。鐵隕石在高溫時是奧氏體,經(jīng)過緩慢冷卻在奧氏體的{111}面上析出粗大的鐵素體片,無須放大,肉眼可見。四種取向的鐵素體在圖1中都可以觀察到,其中三種是針狀,夾角為60°,另一種是片狀,平行于紙面。那時照像技術(shù)仍未出現(xiàn),過去都是將觀察結(jié)果描繪。魏氏在任奧地利皇家生產(chǎn)博物館主任之前曾從事過印刷業(yè)。他運用印

7、刷技術(shù),首先用腐刻劑將鐵隕石中的鐵素體腐蝕掉,使奧氏體凸出。拋光腐刻的鐵隕石本身就是一塊版面,涂上油墨,敷上紙張,輕施壓力,將凸出的奧氏體印制下來,一如我國古老的拓碑技術(shù)一樣。圖片之清晰可與近代金相照片媲美。魏氏的復(fù)制技術(shù)在那時不能不說是一種非凡的成就。但是,魏氏試驗的更為深遠的意義還是在科學(xué)方面,這不僅是宏觀或低倍觀察的開端,也是顯微組織中取向關(guān)系研究的起始。盡管魏氏的主要試驗結(jié)果當時并未發(fā)表(直到1820年才由其合作者發(fā)表),但已在集會上宣布并廣為流傳,鐵隕石的研究風行一時。在這之后的幾十年用各種化學(xué)試劑處理金屬切片表面的試驗就在各處流行起來,對宏觀金相觀

8、察的發(fā)展有意義的幾樁工作是:(1)18