مراقبة البنية المجهرية للمواد باستخدام المجهر الضوئي
وفقا للخصائص التنظيمية ومحتويات الكربون المختلفة، يمكن تقسيم سبائك الكربون الحديدية إلى ثلاث فئات: الحديد النقي الصناعي، والصلب، والحديد الزهر. يسمى الحديد النقي الصناعي الذي يحتوي على نسبة كربون أقل من 0.0218% C ومحتوى كربون أقل من 2.11% بالفولاذ، بينما تسمى السبائك التي تحتوي على نسبة كربون أكبر من 2.11% بالحديد الزهر.
يتكون الهيكل المجهري للفولاذ الكربوني والحديد الزهر الأبيض في درجة حرارة الغرفة من مرحلتين أساسيتين، الفريت (F) والسمنتيت (Fe3C).
ومع ذلك، نظرًا لاختلاف محتويات الكربون، تختلف الكميات النسبية وظروف هطول الأمطار وتوزيع الفريت والسمنتيت، مما يؤدي إلى أشكال مختلفة من البنية المجهرية.
الفريت هو محلول صلب من الكربون في حديد ألفا، ويرمز له عادة بالرمز "F". يتكون هيكل الفريت من حبيبات متساوية المحاور وشبكة مكعبة مركزية الجسم.
الكربيد هو مركب يتكون من الحديد والكربون، ويرمز له عادة بالرمز "Fe3C". اعتمادًا على التركيب وظروف التكوين، يمكن أن يتخذ السمنتيت أشكالًا مختلفة.
البيرليت هو خليط ميكانيكي من الفريت والسمنتيت، ويرمز له عادة بالرمز "P". في ظل ظروف التلدين العادية، يكون عبارة عن هيكل متعدد الطبقات يتكون من الترتيب المتناوب للفريت والسمنتيت.
يعتبر نقش المعادن النقية والسبائك-أحادية الطور بمثابة عملية إذابة كيميائية. عندما تتلامس العينة المصقولة مع عامل النقش، تذوب طبقة تشوه التشوه الموجودة على السطح المصقول أولاً، ولا يتم كشف البنية المجهرية للفولاذ. ثم يحدث تأثير الذوبان الكيميائي على حدود الحبوب، ويكون انتظام الترتيب الذري على حدود الحبوب ضعيفًا نسبيًا، مما يؤدي إلى التآكل السريع وتكوين الأخاديد. في هذا الوقت، تظهر السبيكة حبيبات متعددة الأضلاع. إذا استمر النقش، فإن عامل النقش سوف يذيب الحبوب نفسها. نظرًا لمعدل الذوبان غير المتساوي لكل حبة، بعد النقش، سيتم كشف كل حبة على السطح بترتيب ذري أكثر كثافة. تحت إشعاع الضوء العمودي، سيتم عرض الحبوب ذات السطوع المختلف.
إن عملية نقش السبائك ثنائية الطور-تتم بشكل أساسي بالحفر الكهروكيميائي. نظرًا لتركيباتها وهياكلها المختلفة، فإن المراحل المختلفة لها إمكانات قطبية مختلفة، مما يشكل العديد من أزواج الخلايا المحلية الصغيرة في محلول النقش. يتمتع الفريت بقدرة إلكترود أعلى مثل الأنود، الذي يذوب ويصبح منخفضًا-خشنًا أثناء التنميش، بينما يمتلك السمنتيت إمكانات إيجابية باعتباره الكاثود ولا يتآكل بشكل أساسي. يظهر الفريت باللون الأسود الداكن تحت المجهر الضوئي، بينما يظهر السمنتيت باللون الأبيض الناصع.
