Optičko promatranje mikrostrukture materijala
Prema svojim strukturnim karakteristikama i sadržaju ugljika, legure željezo-ugljik mogu se podijeliti u tri kategorije: industrijsko čisto željezo, čelik i lijevano željezo. Industrijsko čisto željezo sadrži manje od 0,0218 wt% C. Legure željezo-ugljik s udjelom ugljika ispod 2,11% wt definiraju se kao čelik, a legure s udjelom ugljika iznad 2,11% wt su lijevano željezo.
Na sobnoj temperaturi, mikrostrukture ugljičnog čelika i bijelog lijevanog željeza sastoje se od dvije osnovne faze: ferit (F) i cementit (Fe₃C). Razlike u sadržaju ugljika mijenjaju relativne količine, uvjete taloženja i raspodjelu ferita i cementita, što rezultira različitim mikrostrukturnim morfologijama.
Ferit je čvrsta otopina ugljika u -željezu, označena simbolom "F". Ferit se sastoji od jednakoosnih zrnaca s kubičnom kristalnom rešetkom u središtu tijela.
Cementit je intermetalni spoj željeza i ugljika, koji se označava s "Fe₃C". Cementit može postojati u različitim oblicima ovisno o svom sastavu i uvjetima nastanka.
Perlit je mehanička mješavina ferita i cementita, označena s "P". U normalnim uvjetima žarenja, to je lamelarna struktura koju čine izmjenični slojevi ferita i cementita.
Jetkanje čistih metala i jednofaznih legura je kemijski proces otapanja. Kada polirani uzorak dođe u kontakt s jetkačem, deformirani poremećeni sloj na poliranoj površini se najprije otapa, dok se mikrostruktura čelika još ne otkriva. Nakon toga slijedi preferirano kemijsko otapanje na granicama zrna. Nepravilan raspored atoma na granicama zrna brzo korodira i stvara brazde, otkrivajući poligonalna zrna legure. Ako se nagrizanje nastavi, sredstvo za nagrizanje također napada unutrašnjost zrna. Budući da se brzina otapanja razlikuje među zrncima, svako zrno izlaže gusto zbijene atomske ravnine nakon jetkanja. Pod vertikalnim osvjetljenjem, zrnca pokazuju različitu svjetlinu.
Jetkanje dvofaznih legura je uglavnom elektrokemijski proces. Faze s različitim sastavima i strukturama imaju različite elektrodne potencijale, tvoreći brojne sićušne lokalne galvanske ćelije u jetkaču. Ferit djeluje kao anoda s višim potencijalom elektrode i otapa se tijekom jetkanja, izgledajući udubljeno i hrapavo. Cementit služi kao katoda s pozitivnim potencijalom i jedva se napada. Pod optičkim mikroskopom, ferit izgleda tamno, a cementit svijetlo bijeli.
