在一些經過表面處理的金屬材料，如滲碳、氮化等，其表面到心部的硬度呈現一定的梯度分布。硬度梯度檢測用于精確測量這種硬度變化情況。檢測時，通常采用硬度計沿著垂直于材料表面的方向，以一定的間隔進行硬度測試，從而繪制出硬度梯度曲線。硬度梯度反映了表面處理工藝的效果以及材料內部組織結構的變化。例如在汽車發動機的齒輪制造中，通過滲碳處理使齒輪表面具有高硬度和耐磨性，而心部保持良好的韌性。通過硬度梯度檢測，可評估滲碳層的深度和硬度分布是否符合設計要求。合適的硬度梯度能使齒輪在承受高負荷運轉時，既保證表面的耐磨性，又防止心部發生斷裂，提高齒輪的使用壽命和工作可靠性，保障汽車動力傳輸系統的穩定運行。金屬材料在鹽霧環境中的腐蝕電位檢測，模擬海洋工況，評估材料耐腐蝕性能，保障沿海設施安全。低合金鋼斷后伸長率試驗

原子力顯微鏡（AFM）不僅能夠高精度測量金屬材料表面的粗糙度，還可用于檢測材料的納米力學性能。通過將極細的探針與金屬材料表面輕輕接觸，利用探針與表面原子間的微弱相互作用力，獲取表面的微觀形貌信息，從而精確計算表面粗糙度參數。同時，通過控制探針的加載力和位移，測量材料在納米尺度下的彈性模量、硬度等力學性能。在微納制造領域，金屬材料表面的粗糙度和納米力學性能對微納器件的性能和可靠性有著關鍵影響。例如在硬盤讀寫頭的制造中，通過 AFM 檢測金屬材料表面的粗糙度，確保讀寫頭與硬盤盤面的良好接觸，提高數據存儲和讀取的準確性。AFM 的納米力學性能檢測為微納器件的材料選擇和設計提供了微觀層面的依據。鋼質模鍛件金相組織評級圖及評定金屬材料在輻照環境下的性能檢測，模擬核輻射場景，評估材料穩定性，用于核能相關設施選材。

隨著微機電系統（MEMS）等微小尺寸器件的發展，對金屬材料在微尺度下的力學性能評估需求日益增加。微尺度拉伸試驗專門用于檢測微小樣品的力學性能。試驗設備采用高精度的微力傳感器和位移測量裝置，能夠精確控制和測量微小樣品在拉伸過程中的力和位移變化。與宏觀拉伸試驗不同，微尺度下金屬材料的力學行為會出現尺寸效應，其強度、塑性等性能與宏觀材料有所差異。通過微尺度拉伸試驗，可獲取微尺度下金屬材料的屈服強度、抗拉強度、延伸率等關鍵力學參數。這些參數對于 MEMS 器件的設計和制造至關重要，能確保金屬材料在微小尺度下滿足器件的力學性能要求，提高微機電系統的可靠性和穩定性，推動微納制造技術的進步。

掃描開爾文探針力顯微鏡（SKPFM）可用于檢測金屬材料的表面電位分布，這對于研究材料的腐蝕傾向、表面電荷分布以及涂層完整性等具有重要意義。通過將一個微小的探針在金屬材料表面上方掃描，利用探針與表面之間的靜電相互作用，測量表面電位的變化。在金屬材料的腐蝕防護研究中，SKPFM 能夠檢測出表面不同區域的電位差異，從而判斷材料表面是否存在腐蝕活性點，評估涂層對金屬基體的防護效果。例如在海洋工程中，對于長期浸泡在海水中的金屬結構，利用 SKPFM 監測表面電位變化，可及時發現涂層破損或腐蝕隱患，采取相應的防護措施，延長金屬結構的使用壽命。硬度梯度檢測金屬材料表面硬化效果，判斷硬化層質量，助力工藝優化。

環境掃描電子顯微鏡（ESEM）允許在樣品室中保持一定的氣體環境，對金屬材料進行原位觀察。在金屬材料的腐蝕研究中，可將金屬樣品置于 ESEM 的樣品室內，通入含有腐蝕性介質的氣體，實時觀察金屬在腐蝕過程中的微觀結構變化，如腐蝕坑的形成、擴展以及腐蝕產物的生長等。在金屬材料的變形研究中，可在 ESEM 內對樣品施加拉伸或壓縮載荷，觀察材料在受力過程中的位錯運動、裂紋萌生和擴展等現象。ESEM 的原位觀察功能為深入了解金屬材料在實際環境和受力條件下的行為提供了直觀的手段，有助于揭示材料的腐蝕和變形機制，為材料的性能優化和失效預防提供科學依據。? 金屬材料的附著力檢測，針對涂層，評估涂層與基體結合強度，確保涂裝質量。擴口試驗

金屬材料的相轉變溫度檢測，明確材料在加熱或冷卻過程中的相變點，指導熱處理工藝。低合金鋼斷后伸長率試驗

在核能相關設施中，如核電站反應堆堆芯結構材料、核廢料儲存容器等，金屬材料長期處于輻照環境中。輻照會使金屬材料的原子結構發生變化，導致材料性能劣化。金屬材料在輻照環境下的性能檢測通過模擬核輻射場景，利用粒子加速器或放射性同位素源產生的中子、γ 射線等對金屬材料樣品進行輻照。在輻照過程中及輻照后，對材料的力學性能、微觀結構、物理性能等進行檢測。例如測量材料的強度、韌性變化，觀察微觀結構中的空位、位錯等缺陷的產生和演化。通過這些檢測，能準確評估金屬材料在輻照環境下的穩定性，為核能設施的選材提供科學依據。選擇抗輻照性能好的金屬材料，可保障核電站等核能設施的長期安全運行，防止因材料性能劣化引發的核安全事故。低合金鋼斷后伸長率試驗