黑色金属又称钢铁材料，包含纯铁，含碳 2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、工具钢、高温合金、精密合金等。

合金元素是指为了保证获得所要求的组织、结构、物理 、化学性能和力学性能，而特别添加到钢中的化学元素。按用途可以将合金钢分成工程构件用钢、机械零件用钢、工模具用钢和性能钢。

金相分析是金属材料分析所常用的手段之一，通过对样品进行研磨，观察其截面形貌、分析成分等，从而推断其三维成分结构。 由于今年来计算器技术的*发展，现在可以通过软件平台来分析截面的几何特征以及成分分析，大大提高了分析的效率和准确度。通过金相照片可以直观的表征材料的组织组成物、材料的相、晶粒、夹杂物等，同时金相分析也是评价材料工艺的优劣和查找失效及缺陷原因的有效手段。
金相试片制备与显微组织观察的流程包括：取样、粗磨、镶埋、细磨、抛光、腐 蚀、显微组织观察与摄影。
金相分析主要检测项目：
夹杂物
低倍组织、
晶粒大小
断口分析
镀层组织
硬化层深度
脱碳层
常用标准：
 金属平均晶粒度标准：GB/T 6394-2002 ASTM 112-96（2004）
 非金属夹杂物标准：ASTM E45-05 GB/T 10561-2005
 低倍组织：GB/T 226-1991 ASTM E340-2000
 渗碳层：GB/T 11354-2005
 珠光体：GB/T 11354-2005 ASTM E247-06

金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能（或称为力学性能）。机械性能是金属材料的常用指标的一个，是零件的设计时选材的主要依据，常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。
强度：是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的大能力，可分为抗拉强度极限、抗弯强度极限、抗压强度极限等。
塑性：是指金属材料在外力作用下产生变形而不破坏的大能力，常用伸长率和断面收缩率来判定。
韧性：是指金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。通常采用冲击试验来判定。
金属材料机械性能主要检测项目:
拉伸试验
高低温拉伸试验
压缩试验
剪切试验
扭转试验
弯曲试验
冲击试验
硬度试验（洛氏硬度试验 、布氏硬度试验、维氏硬度试验、纳米硬度试验等）
压扁试验等
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