Obserwacja mikrostruktury materiałów za pomocą mikroskopu optycznego
Zgodnie z cechami organizacyjnymi i różną zawartością węgla, stopy żelaza z węglem można podzielić na trzy kategorie: czyste żelazo przemysłowe, stal i żeliwo. Przemysłowe czyste żelazo o zawartości węgla mniejszej niż 0,0218% C i zawartości węgla mniejszej niż 2,11% nazywa się stalą, natomiast stopy o zawartości węgla większej niż 2,11% nazywa się żeliwem.
Mikrostruktura stali węglowej i żeliwa białego w temperaturze pokojowej składa się z dwóch podstawowych faz, ferrytu (F) i cementytu (Fe3C).
Jednakże ze względu na różną zawartość węgla względne ilości, warunki wytrącania i rozkład ferrytu i cementytu różnią się, co skutkuje różnymi formami mikrostruktury.
Ferryt to stały roztwór węgla w żelazie alfa, powszechnie oznaczany symbolem „F”. Struktura ferrytu składa się z równoosiowych ziaren i sześciennej siatki skupionej wokół ciała.
Węglik jest związkiem utworzonym przez żelazo i węgiel, powszechnie oznaczanym symbolem „Fe3C”. W zależności od składu i warunków powstawania cementyt może przybierać różne formy.
Perlit jest mechaniczną mieszaniną ferrytu i cementytu, powszechnie oznaczaną symbolem „P”. W normalnych warunkach wyżarzania jest to struktura warstwowa utworzona przez naprzemienne ułożenie ferrytu i cementytu.
Trawienie czystych metali i stopów-jednofazowych to proces rozpuszczania chemicznego. Kiedy wypolerowana próbka styka się ze środkiem trawiącym, warstwa zakłócająca odkształcenie na polerowanej powierzchni najpierw ulega rozpuszczeniu, a mikrostruktura stali nie zostaje odsłonięta. Następuje wówczas efekt rozpuszczania chemicznego na granicach ziaren, a regularność rozmieszczenia atomów na granicach ziaren jest stosunkowo słaba, co skutkuje szybką korozją i tworzeniem się rowków. W tym czasie stop wykazuje wielokątne ziarna. Jeśli trawienie będzie kontynuowane, środek trawiący rozpuści same ziarna. Ze względu na nierównomierną szybkość rozpuszczania każdego ziarna, po wytrawieniu każde ziarno zostanie odsłonięte na powierzchni o najgęstszym ułożeniu atomów. W przypadku pionowego napromieniowania światłem zostaną wyświetlone ziarna o różnej jasności.
Proces trawienia stopów dwu-fazowych to głównie trawienie elektrochemiczne. Ze względu na różny skład i strukturę różne fazy mają różne potencjały elektrod, tworząc wiele par małych, lokalnych komórek w roztworze trawiącym. Ferryt ma wyższy potencjał elektrody jako anoda, która rozpuszcza się i staje się nisko-leżąca i szorstka podczas trawienia, podczas gdy cementyt ma dodatni potencjał jako katoda i zasadniczo nie jest skorodowany. Pod mikroskopem świetlnym ferryt wydaje się ciemnoczarny, podczas gdy cementyt wydaje się jasnobiały.
