Osservazione della microstruttura dei materiali mediante ottica
In base alle loro caratteristiche strutturali e al contenuto di carbonio, le leghe ferro-carbonio possono essere suddivise in tre categorie: ferro puro industriale, acciaio e ghisa. Il ferro puro industriale contiene meno dello 0,0218% in peso di C. Le leghe ferro-carbonio con un contenuto di carbonio inferiore al 2,11% in peso sono definite come acciaio e le leghe con un contenuto di carbonio superiore al 2,11% in peso sono ghisa.
A temperatura ambiente, le microstrutture dell'acciaio al carbonio e della ghisa bianca sono costituite da due fasi fondamentali: ferrite (F) e cementite (Fe₃C). Le differenze nel contenuto di carbonio modificano le quantità relative, le condizioni di precipitazione e la distribuzione di ferrite e cementite, determinando varie morfologie microstrutturali.
La ferrite è una soluzione solida di carbonio in ferro, indicata con il simbolo "F". La ferrite è costituita da grani equiassici con un reticolo cristallino cubico a corpo centrato.
La cementite è un composto intermetallico di ferro e carbonio, indicato con "Fe₃C". La cementite può esistere in diverse forme a seconda della sua composizione e delle condizioni di formazione.
La perlite è una miscela meccanica di ferrite e cementite, indicata con "P". In condizioni normali di ricottura si presenta come una struttura lamellare formata da strati alternati di ferrite e cementite.
L'incisione di metalli puri e leghe monofase è un processo di dissoluzione chimica. Quando un campione lucidato entra in contatto con l'agente mordenzante, lo strato deformato e disturbato sulla superficie lucidata si dissolve per primo, mentre la microstruttura dell'acciaio non è ancora rivelata. Questa è seguita dalla dissoluzione chimica preferenziale ai bordi dei grani. La disposizione atomica irregolare ai bordi dei grani viene rapidamente corrosa per formare scanalature, rivelando i grani poligonali della lega. Se l'incisione continua, l'attacco attacca anche la parte interna del grano. Poiché la velocità di dissoluzione varia tra i grani, ogni granello espone piani atomici densamente impaccati dopo l'attacco. Sotto l'illuminazione verticale, i grani mostrano una luminosità variabile.
L'incisione delle leghe bifase è principalmente un processo elettrochimico. Fasi con composizioni e strutture diverse hanno potenziali di elettrodo diversi, formando numerose minuscole celle galvaniche locali nell'agente di attacco. La ferrite funge da anodo con un potenziale dell'elettrodo più elevato e si dissolve durante l'attacco, apparendo depressa e ruvida. La cementite funge da catodo con potenziale positivo e viene poco attaccata. Al microscopio ottico la ferrite appare scura e la cementite appare di colore bianco brillante.
