Παρατήρηση της μικροδομής των υλικών με χρήση οπτικού μικροσκοπίου
Σύμφωνα με τα οργανωτικά χαρακτηριστικά και τη διαφορετική περιεκτικότητα σε άνθρακα, τα κράματα άνθρακα σιδήρου μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: βιομηχανικός καθαρός σίδηρος, χάλυβας και χυτοσίδηρος. Ο βιομηχανικός καθαρός σίδηρος με περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 0,0218% C και περιεκτικότητα σε άνθρακα μικρότερη από 2,11% ονομάζεται χάλυβας, ενώ τα κράματα με περιεκτικότητα σε άνθρακα μεγαλύτερη από 2,11% ονομάζονται χυτοσίδηρος.
Η μικροδομή του ανθρακούχου χάλυβα και του λευκού χυτοσιδήρου σε θερμοκρασία δωματίου αποτελείται από δύο βασικές φάσεις, τον φερρίτη (F) και τον τσιμεντίτη (Fe3C).
Ωστόσο, λόγω της διαφορετικής περιεκτικότητας σε άνθρακα, οι σχετικές ποσότητες, οι συνθήκες καθίζησης και η κατανομή του φερρίτη και του τσιμενίτη ποικίλλουν, με αποτέλεσμα διάφορες μορφές μικροδομής.
Ο φερρίτης είναι ένα στερεό διάλυμα άνθρακα σε άλφα σίδηρο, που συνήθως αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο "F". Η δομή του φερρίτη αποτελείται από ισοαξονικούς κόκκους και ένα κυβικό πλέγμα με κέντρο το σώμα.
Το καρβίδιο είναι μια ένωση που σχηματίζεται από σίδηρο και άνθρακα, που συνήθως αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο "Fe3C". Ανάλογα με τη σύνθεση και τις συνθήκες σχηματισμού, ο τσιμεντίτης μπορεί να πάρει διαφορετικές μορφές.
Ο περλίτης είναι ένα μηχανικό μείγμα φερρίτη και τσιμενίτη, που συνήθως αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο "P". Υπό κανονικές συνθήκες ανόπτησης, είναι μια πολυεπίπεδη δομή που σχηματίζεται από την εναλλασσόμενη διάταξη φερρίτη και τσιμενίτη.
Η χάραξη καθαρών μετάλλων και μονοφασικών κραμάτων-είναι μια διαδικασία χημικής διάλυσης. Όταν το γυαλισμένο δείγμα έρχεται σε επαφή με τον παράγοντα χάραξης, το στρώμα διαταραχής παραμόρφωσης στη στιλβωμένη επιφάνεια διαλύεται πρώτα και η μικροδομή του χάλυβα δεν εκτίθεται. Στη συνέχεια, εμφανίζεται το φαινόμενο της χημικής διάλυσης στα όρια των κόκκων και η κανονικότητα της ατομικής διάταξης στα όρια των κόκκων είναι σχετικά φτωχή, με αποτέλεσμα την ταχεία διάβρωση και το σχηματισμό αυλακώσεων. Αυτή τη στιγμή, το κράμα εμφανίζει πολυγωνικούς κόκκους. Εάν η χάραξη συνεχιστεί, ο παράγοντας χάραξης θα διαλύσει τους ίδιους τους κόκκους. Λόγω του ανομοιόμορφου ρυθμού διάλυσης κάθε κόκκου, μετά τη χάραξη, κάθε κόκκος θα εκτεθεί στην επιφάνεια με την πυκνότερη ατομική διάταξη. Κάτω από κάθετη ακτινοβολία φωτός, θα εμφανιστούν κόκκοι με διαφορετική φωτεινότητα.
Η διαδικασία χάραξης των κραμάτων δύο-φάσεων είναι κυρίως ηλεκτροχημική χάραξη. Λόγω των διαφορετικών συνθέσεων και δομών τους, διαφορετικές φάσεις έχουν διαφορετικά δυναμικά ηλεκτροδίων, σχηματίζοντας πολλά ζεύγη μικρών τοπικών κυττάρων στο διάλυμα χάραξης. Ο φερρίτης έχει υψηλότερο δυναμικό ηλεκτροδίου όπως η άνοδος, το οποίο διαλύεται και γίνεται χαμηλό-και τραχύ κατά τη χάραξη, ενώ ο τσιμεντίτης έχει θετικό δυναμικό ως κάθοδος και βασικά δεν διαβρώνεται. Ο φερρίτης εμφανίζεται σκούρο μαύρο κάτω από ένα ελαφρύ μικροσκόπιο, ενώ ο τσιμεντίτης εμφανίζεται φωτεινό λευκό.
