광학 장치 하에서 재료의 미세 구조 관찰
구조적 특성과 탄소 함량에 따라 철-탄소 합금은 산업용 순철, 강철, 주철의 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 산업용 순철에는 0.0218wt% 미만의 C가 포함되어 있습니다. 탄소 함량이 2.11wt% 미만인 철-탄소 합금은 강철로 정의되고, 탄소 함량이 2.11wt%를 초과하는 합금은 주철로 정의됩니다.
실온에서 탄소강과 백주철의 미세 구조는 페라이트(F)와 시멘타이트(Fe₃C)의 두 가지 기본 상으로 구성됩니다. 탄소 함량의 차이는 페라이트와 시멘타이트의 상대량, 석출 조건 및 분포를 변화시켜 다양한 미세 구조 형태를 만듭니다.
페라이트는 철에 탄소가 용해된 고용체이며 기호 "F"로 표시됩니다. 페라이트는 체심 입방 결정 격자를 갖는 등축 결정립으로 구성됩니다.
시멘타이트는 철과 탄소의 금속간 화합물로 "Fe₃C"로 표시됩니다. 시멘타이트는 조성과 형성 조건에 따라 다양한 형태로 존재할 수 있습니다.
펄라이트는 페라이트와 시멘타이트의 기계적 혼합물이며 "P"로 표시됩니다. 정상적인 어닐링 조건에서는 페라이트와 시멘타이트 층이 교대로 형성되어 형성된 라멜라 구조입니다.
순수 금속 및 단상 합금의 에칭은 화학적 용해 공정입니다. 연마된 시편이 식각액과 접촉하면 연마된 표면의 변형된 교란층이 먼저 용해되고 강철의 미세 구조는 아직 드러나지 않습니다. 그 다음에는 결정립계에서 화학적 용해가 우선적으로 이루어집니다. 결정립계의 불규칙한 원자 배열은 빠르게 부식되어 홈을 형성하고 합금의 다각형 결정립을 드러냅니다. 에칭이 계속되면 에칭액이 입자 내부도 공격합니다. 용해 속도는 입자마다 다르기 때문에 각 입자는 에칭 후 조밀하게 채워진 원자 평면을 노출시킵니다. 수직 조명 하에서 입자는 다양한 밝기를 나타냅니다.
2상 합금의 에칭은 주로 전기화학 공정입니다. 서로 다른 구성과 구조를 가진 상은 서로 다른 전극 전위를 가지며, 에칭액에 수많은 작은 국부 갈바니 셀을 형성합니다. 페라이트는 전극 전위가 더 높은 양극 역할을 하며 에칭 중에 용해되어 눌려지고 거칠게 보입니다. 시멘타이트는 양극 전위를 갖는 음극 역할을 하며 거의 공격받지 않습니다. 광학 현미경으로 보면 페라이트는 어둡게 보이고 시멘타이트는 밝은 흰색으로 보입니다.
