在回答什么是不锈钢管的金相的问题之前，让我们首先了解以下现象，这将帮助我们了解化学元素及其成分在不锈钢管和合金性能中的重要作用

就纯金属而言，钨的熔点高达3380℃，而汞的熔点为-39℃；黄金在潮湿的空气中经久耐用，而铁的表面生锈；银的电阻系数仅为1.50×10-6欧姆·厘米，而锰的电阻系数高达185×10-6欧姆·厘米；镁的比重仅为1.74g/cm3，铂的密度为21.45g/cm3；钒的硬度为hb264，锡的硬度仅为HB5左右。上述实例表明，不同的金属元素具有完全不同的物理、化学和机械性能

就合金而言，含2.0%铍的铜合金的强度是纯铜的三倍以上；当不锈钢管中加入20%的锰时，磁铁将完全失去吸引力；如果纯铁含有数以万计的硫，在1000~1100℃下锤击时会碎裂。这些例子还表明，各种化学元素的组成对合金的性能有着深远的影响

以最常见的由铁和碳组成的钢铁材料为例，还可以发现碳含量对铁碳合金的性能有着非常明显的差异。例如，含碳量为0.3%的铁碳合金（钢）具有良好的变形能力而不开裂，可以通过锻造或轧制制成不同形状的工件；碳含量为3.0%的铁碳合金（生铁）不能在高温或室温下在任何压力下加工以改变其形状，只能通过铸造方法铸造成零件。碳含量为0.1%的铁碳合金（低碳钢）具有低硬度和高塑性。是制造冷压拉深制品的主要原料；含碳量为1.0%的铁碳合金（高碳钢）具有较高的硬度和耐磨性。它是制造切削金属的主要材料。这些示例还表明，铁碳合金也会因化学成分（碳含量）的不同而表现出不同的性能

现在，让我们确定某个不锈钢管或合金的成分，并改变其生产工艺条件，看看会发生什么

例如，对于化学成分相同的生铁和铁水，是倒入砂型中使铁水缓慢凝固和冷却，另是倒入金属型中使其快速凝固和冷却。结果表明，前者断口为深灰色，后者为银白色；前者较不易碎且不易断裂，而后者非常易碎且易断裂；前者硬度低，可切割，而后者硬度高，难以切割

另一个例子是，对于两个碳含量相同的不锈钢管，一个加热到高温（约800℃），然后在炉中缓慢冷却，另一个添加到相同温度并在水中淬火。因此，后者的硬度可以比前者高出三到四倍

另一个例子是，在室温下冷拔后，纯铜丝的强度可以增加一倍以上

从上述例子可以看出，仅化学成分不足以解释性能差异的原因，这就要求我们进一步考虑除了化学成分之外，还有哪些因素影响不锈钢管和合金的性能。讨论不锈钢管或合金的内部结构已成为考虑这一问题的主要途径

不锈钢管和合金的内部结构按其研究范围从微观到宏观可分为原子结构、晶体结构、微观结构和宏观结构。所谓原子结构是指组成元素的原子由这些更细的粒子组成，以及这些粒子在原子中的分布情况；晶体结构是指原子结合在一起的方式，以及原子在不锈钢管和合金内部的排列方式；微观结构，也称为高倍结构，是指不同的形状、尺寸，在放大30~1600倍的显微镜下观察不锈钢管和合金中各种晶体的数量和分布模式（近30年来，已使用放大数千到数十万倍的电子显微镜观察不锈钢管和合金中更详细的结构）；宏观组织，也称为宏观组织，是指用肉眼或在不超过十倍的放大倍数下，不锈钢管和合金的磨削表面或断裂处的晶体特征

什么是金相学？现在让我们回答这个问题

金相学是一门研究不锈钢管和合金的各种晶体结构和微观结构、外部条件（如温度变化、加工变形、浇注条件等）和影响其形成的内部因素（化学成分）以及它们与性能之间关系的科学。只有结合生产实践，了解不锈钢管及合金的组织结构及其变化的基本规律，才能有效控制和提高不锈钢管及合金的性能，正确加工不锈钢管及合金，并根据实际应用的需要合理选择和使用不锈钢材料

本书将主要介绍以铁碳合金为基础的金相学的基本内容，结合钢的热处理，介绍钢的化学成分、显微组织及其与性能的关系的基本知识。