Osservazione della microstruttura dei materiali al microscopio ottico
In base alle caratteristiche organizzative e ai diversi contenuti di carbonio, le leghe ferro-carbonio possono essere suddivise in tre categorie: ferro puro industriale, acciaio e ghisa. Il ferro industriale puro con un contenuto di carbonio inferiore allo 0,0218% C e un contenuto di carbonio inferiore al 2,11% è chiamato acciaio, mentre le leghe con un contenuto di carbonio superiore al 2,11% sono chiamate ghisa.
La microstruttura dell'acciaio al carbonio e della ghisa bianca a temperatura ambiente è composta da due fasi fondamentali, ferrite (F) e cementite (Fe3C).
Tuttavia, a causa dei diversi contenuti di carbonio, le quantità relative, le condizioni di precipitazione e la distribuzione di ferrite e cementite variano, dando luogo a varie forme microstrutturali differenti.
La ferrite è una soluzione solida di carbonio in ferro alfa, comunemente rappresentata dal simbolo "F". La struttura della ferrite è costituita da grani equiassici e un reticolo cubico a corpo centrato.
Il carburo è un composto formato da ferro e carbonio, comunemente rappresentato dal simbolo "Fe3C". A seconda della composizione e delle condizioni di formazione, la cementite può assumere diverse forme.
La perlite è una miscela meccanica di ferrite e cementite, comunemente rappresentata dal simbolo "P". In normali condizioni di ricottura, è una struttura stratificata formata dalla disposizione alternata di ferrite e cementite.
L'incisione di metalli puri e leghe mono-fase è un processo di dissoluzione chimica. Quando il campione lucidato viene a contatto con l'agente di incisione, lo strato di disturbo della deformazione sulla superficie lucidata viene prima sciolto e la microstruttura dell'acciaio non viene esposta. Quindi, si verifica l'effetto di dissoluzione chimica sui bordi dei grani e la regolarità della disposizione atomica sui bordi dei grani è relativamente scarsa, con conseguente rapida corrosione e formazione di solchi. In questo momento la lega presenta grani poligonali. Se l'attacco continua, l'agente di attacco dissolverà i grani stessi. A causa del tasso di dissoluzione irregolare di ciascun granello, dopo l'attacco, ciascun granello sarà esposto sulla superficie con una densa disposizione atomica. Sotto l'irradiazione della luce verticale, verranno visualizzati grani con luminosità diversa.
Il processo di incisione delle leghe a due-fasi è principalmente un'incisione elettrochimica. A causa delle loro diverse composizioni e strutture, fasi diverse hanno potenziali elettrodici diversi, formando molte coppie di piccole cellule locali nella soluzione di attacco. La ferrite ha un potenziale dell'elettrodo più elevato come anodo, che si dissolve e diventa basso-e ruvido durante l'incisione, mentre la cementite ha un potenziale positivo come catodo e fondamentalmente non è corrosa. La ferrite appare di colore nero scuro al microscopio ottico, mentre la cementite appare di colore bianco brillante.
