實驗原理

金屬組織通常是由多數的微細晶體所組成的，但是在晶體生長過程，由於它們互相碰到周圍的晶體，致而阻擾其自由生長，而構成不規則形狀之多面體之晶粒(Crystal grain)。晶粒與晶粒間的邊界稱為晶界(Grain boundary)，如下圖。

金屬晶粒生長過程

一般金屬晶體組織依其原子的排列，約略可分為三種型式：(a)體心立方格子(Body-centered cubic lattice；簡寫為b.c.c)，(b)面心立方格子(Face-centered cubic lattice；簡寫為f.c.c)及(c)六方密格子(Hexagonal close-packed lattice；簡寫為h.c.p)。

晶體因為缺少空間格子完整形狀的對稱性，故依空間格子的形狀而定其方向性，其化學及物理性質則因其方向之不同而各異。由於有了這種異向性(Anisotropy)，金屬表面如果被酸侵蝕，則按其不同的晶體產生不同的蝕狀態，於是光反射的情況也發生變化。故可在顯微鏡下將金屬表面的組織，藉其對比(反襯)將影像顯出。

純鐵固溶微量的碳，其在平衡圖上顯示三個穩定的狀態，常溫時稱為α固溶體(α鐵)，910∼1400°C時稱為γ固溶體(γ鐵)，1400°C至1539°C時稱為δ固溶體。

對鋼而言，大部份的碳呈Fe₃C之穩定相，而不出現石墨，故只需考慮Fe-Fe₃C系列的準穩定平衡圖即可。

在鋼中即使是化學成分相同，但其組織和性質因經機械加工或熱處理而有顯著之不同。正常化(Normalizing)是將鋼加熱A₃線或A_cm變態點以上30∼50°C的溫度範圍，保持適當時間後在空氣中冷卻，可以得到略近於平衡狀態的組織，使組織微細化，可消除了鋼內部之方向性、偏析、或滑移及雙晶等變形。將鋼材加熱到A₃線或A_cm變態點以上30∼50°C的溫度範圍，再置於爐中冷卻而獲得的組織，稱為鋼之標準組織。