1、概述
金相检验是通过各种金相手段观察金属机械零部件内部结构，对晶粒大小、形状、种类、显微组织、相对数量和分布进行定性、半定量或定量的检验，是钢材质量常规检验方法之一。钢材在一定成分后，机械零部件的许多性能将由结构、组织、宏观和微观缺陷所决定。为了保证检验的科学性、客观性和权威性，金相检验方法的标准化、规范化和国际化是至关重要的。
目前，国内金相领域标准化工作由全国钢标准化技术委员会金相检验分技术委员会（SAC/TC183/SC14）负责，标准包括低倍组织检验、高倍组织检验。截至2018年底，金相检验领域共有标准43项，其中国家标准25项，行业标准18项，建立了较为完善的金相检验方法标准体系。
2、工作成效
2.1 金相检验标准实现了由定性检验到定量检验
近年来，金相检验从传统的手工方法向自动化方法的发展，金相检验标准也从传统的高、低倍定性检验向扫描电镜能谱分析（EDX）、电子背散射衍射分析（EBSD）、X射线衍射分析（XRD）、透射电镜分析（TEM）等微束检验方法延伸，从定性方法向半定量、定量方法发展，制定了一系列金相检验方法新标准。例如钢材平均晶粒度检验，除常用的标准评级图谱法（GB/T 6394-2017）外，新制定了采用EBSD法检测平均晶粒度的标准GB/T 36165-2018《金属平均晶粒度的测定 电子背散射衍射（EBSD）法》；新修订的GB/T 224-2019《钢的脱碳层深度测定法》，增加了辉光光谱分析（GDOES）和电子探针分析（EPMA）方法等。新型金相检验方法的制定，提升了金相检验方法的自动化水平和定量分析水平，满足了当前机械零部件产品质量检验更快捷、更精确的检测要求。
2.2 国际标准化工作实现了由积极采用到主导制定
我国金相检验标准从20世纪80年代起开始积极采用国际标准，到2010年才真正开始实质性参与该领域国际标准的制修订工作。现今，中国已主导制修订的三项国际标准：
1） ISO 16574：2015《高碳钢盘条中索氏体含量的测定方法》，以我国YB/T 169标准为蓝本，首次将中国标准转化为国际标准；
2）ISO4969：2015《钢 宏观浸蚀试验方法》，以我国GB/T 226标准为蓝本对ISO4969：1980修订，纳入了“电解腐蚀法”，该法具有省时、省酸，操作方便、安全，适用范围广等优点；
3）ISO 3887：2017《钢 脱碳层深度的测定》，是与GB/T 224-2008同步修订的；现为新国标GB/T 224-2019《钢的脱碳层深度测定法》，大大提高了测量脱碳层深度的精确方法。
以上三项国际标准的发布与实施，赢得了世界同行专家的认可，将中国成功的检验方法推向国际共亨，将为国内外贸易的发展和技术交流提供有力技术支撑。
3、工作重点
机械零部件的热处理质量控制主要对象大部分是经过加工的半成品或成品件，热处理生产是连续批量投入成炉生产，一旦出现热处理质量问题，损失很大。
如果热处理后的零部件在质量检验中未按要求规范准确检测导致其质量未得到有效控制，很容易在后期使用中发生严重的失效事故，造成更大的损失。加强、规范并提升高强度机械零部件的检验水平是控制质量风险的主要手段之一。
3.1 调质热处理
通常，调质热处理的金相组织分析，在光学显微镜下用500X观察，采用GB /T13320-2007《钢质模锻件金相组织评级图及评定方法》,在室温环境下服役1级～4级为验收标准。如10.9级、12.9级高强度紧固件，若在低温下服役，标定在-40℃冲击性能要求的螺栓1级～3级合格，如果在评级时有争议，可以参考力学性能检验结果进行判定。比较实用的一般参照JB/T7293.3-2014《内燃机螺栓和螺母 第3部分 连杆螺栓金相检验》，第三级别图（低碳钢）或第一、二级别图（中碳或中碳合金钢）检验,按此标准判定回火组织1～3级合格。
近年来，随着工业基础、智能制造，绿色制造军民转化和应用的推广和提升，以及核电基础零部件，机械零部件、高强度紧固件等关键基础件热处理后的检测，显得迫切需要。由于各行业各领域对零件热处理过程中的质量要求越来越严，作为监控零件热处理质量重要方法之一的金相检验标准也提出了更高的要求，需要建立统一客观以及可量化区别的等级标准，以便于引用，以满足不同行业、不同领域、不同机械零部件淬火金相检验与评定需求，以保证检验质量和热处理质量得到有效的监控。
新国标GB /T38720-2020《《中碳钢与中碳合金结构钢淬火金相组织检验》标准，规定了中碳碳素结构钢与中碳合金结构钢的材料分类及质量要求、工艺、检验方法、淬火组织等级与显微组织评定等内容。新标准适用于中碳碳素结构钢与中碳合金结构钢制零件淬火回火后金相组织的检验与评定。不适用于脱碳、过烧、等温淬火等组织的评定。
新标准以马氏体和铁素体为两个主要控制要素，淬火等级1～6分别以加热温度为考虑对象，采取了过热、加热温度偏高、加热温度正常、加热温度偏低时形成的马氏体针长的差异状态进行分级。淬火等级7～10，主要考虑冷却因素的影响导致铁素体的体积分数、形态等以及其他非马氏体组织对性能的影响进行了分级，出现网状非马氏体组织和马氏体体积分数小于80%的状态对材料或零件的力学性能将带来严重影响，是不允许的，需要重点关注。
对于铁素体含量、形态的控制和等级分类，则参考JB/T 8491、GB/T 8539、JB/T 9173等有关标准对心部铁素体的要求（紧固件产品控制在≤10%）。
3.2球化退火
对于大多数机械零部件，或紧固件产品（螺栓、螺钉、螺柱、铆钉等）用亚共析钢，必须进行软化退火或球化退火。球化退火是获得弥散分布在铁素体基体上的细粒状（球状）珠光体组织的工艺方法，其目的是改善冷镦、冷锻、冷冲或切削加工性能，减少调质淬火时的变形开裂倾向性，使工件得到相当均匀的最终力学性能。
然而，完全球化的、分布均匀的球化体的钢材，不是通过简单的工艺随意可获得的。一般钢材的球化退火工艺过程周期很长，不但要求控制加热速度，还常要求控制冷却速度等多个环节。任何一环节的波动都会影响最终的球化效果，而不同的球化效果对钢材的不同的冷变形加工的适应性、工艺质量的影响十分敏感。因此，对于钢材球化体的检验、评级最终达到有效控制是十分必要的。
由于，球化退火工艺周期长，能耗大，环保影响大，对于球化退火工艺的改进、优化，控制要求十分迫切，这也要求对球化退火结果有个量化的评价，用以分析各因素对球化效果影响的权重，需要有一统一对球化率的检验、计量标准。新国标GB /T38770-2020《《低中碳钢球化组织检验及评级》标准，替代原有JB/T 5074-2007《低、中碳钢球化体评级》，以避免球化率判定过严，或造成盘条重（新）球化处理成本增加；反之，球化率判定过松，造成球化不良，对后续冷镦、冷冲压加工时，发生冷打裂。新国标《低、中碳钢球化组织检验及评级》，把球化体按数量、分布等分为6级，最好6级，最差1级。在500倍或1000倍下，对照各标准中的标准图进行对比评定。
4、结束语
机械零部件的疲劳寿命一直是受到重视的问题，数据表明机械零部件的失效绝大多数是由于疲劳破坏引起的，且疲劳破坏时零部件几乎无征兆，因此重大事故很容易在未淬透组织的位置产生疲劳破坏。
热处理能够优化紧固件材料性能，使其疲劳强度提高，针对机械零部件越来越高的使用要求，通过热处理提高机械零部件材料的疲劳强度更显十分重要。
我国是机械制造大国，检验方法标准的制定统一规范，是中国机械产品“走出去”的基础。新标准将充分纳入和反映了当今新产品、新技术、新工艺的先进技术成果，解决标龄老化问题，保证标准的时效性，为机械零部件制造、使用、安装推广应用提供有力的技术支撑，为指导和规范机械零部件及金属异型件生产和验收提供依据，有利于提高产品的技术性能、安全可靠及环保性能。