Observatie van de microstructuur van materialen onder optische microscopen
Volgens organisatorische kenmerken en verschillende koolstofgehalten kunnen ijzer-koolstoflegeringen worden onderverdeeld in drie categorieën: industrieel puur ijzer, staal en gietijzer. Industrieel zuiver ijzer met een koolstofgehalte van minder dan 0,0218% C en een koolstofgehalte van minder dan 2,11% wordt staal genoemd, terwijl legeringen met een koolstofgehalte van meer dan 2,11% gietijzer worden genoemd.
De microstructuur van koolstofstaal en wit gietijzer bij kamertemperatuur bestaat uit twee basisfasen, ferriet (F) en cementiet (Fe3C).
Vanwege de verschillende koolstofgehalten variëren de relatieve hoeveelheden, neerslagomstandigheden en verdeling van ferriet en cementiet echter, wat resulteert in verschillende microstructuurvormen.
Ferriet is een vaste oplossing van koolstof in alfa-ijzer, gewoonlijk weergegeven door het symbool "F". De ferrietstructuur bestaat uit gelijkassige korrels en een op het lichaam gecentreerd kubisch rooster.
Carbide is een verbinding gevormd door ijzer en koolstof, gewoonlijk weergegeven door het symbool "Fe3C". Afhankelijk van de samenstelling en vormingsomstandigheden kan cementiet verschillende vormen aannemen.
Perliet is een mechanisch mengsel van ferriet en cementiet, gewoonlijk weergegeven door het symbool "P". Onder normale gloeiomstandigheden is het een gelaagde structuur gevormd door de afwisselende opstelling van ferriet en cementiet.
Het etsen van zuivere metalen en enkelfasige legeringen- is een chemisch oplossingsproces. Wanneer het gepolijste monster in contact komt met het etsmiddel, wordt de vervormingsverstorende laag op het gepolijste oppervlak eerst opgelost en wordt de microstructuur van het staal niet zichtbaar. Vervolgens treedt het chemische oplossingseffect op de korrelgrenzen op en is de regelmaat van de atomaire rangschikking op de korrelgrenzen relatief slecht, wat resulteert in snelle corrosie en de vorming van groeven. Op dit moment vertoont de legering veelhoekige korrels. Als het etsen doorgaat, zal het etsmiddel de korrels zelf oplossen. Vanwege de ongelijke oplossnelheid van elke korrel zal elke korrel na het etsen op het oppervlak worden blootgesteld met een dichte atomaire opstelling. Bij verticale lichtinstraling worden korrels met verschillende helderheid weergegeven.
Het etsproces van twee-faselegeringen bestaat hoofdzakelijk uit elektrochemisch etsen. Vanwege hun verschillende samenstellingen en structuren hebben verschillende fasen verschillende elektrodepotentialen, waardoor in de etsoplossing vele paren kleine lokale cellen worden gevormd. Ferriet heeft een hogere elektrodepotentiaal als de anode, die oplost en laag-liggend en ruw wordt tijdens het etsen, terwijl cementiet een positief potentieel heeft als de kathode en in principe niet is gecorrodeerd. Ferriet lijkt onder een lichtmicroscoop donkerzwart, terwijl cementiet helderwit lijkt.
