光学顕微鏡による材料の微細構造観察
組織特性と異なる炭素含有量に応じて、鉄炭素合金は工業用純鉄、鋼、鋳鉄の 3 つのカテゴリに分類できます。炭素含有量が 0.0218% 未満、炭素含有量が 2.11% 未満の工業用純鉄は鋼と呼ばれ、炭素含有量が 2.11% を超える合金は鋳鉄と呼ばれます。
室温における炭素鋼および白鋳鉄の微細構造は、フェライト (F) とセメンタイト (Fe3C) の 2 つの基本相で構成されます。
ただし、炭素含有量が異なるため、フェライトとセメンタイトの相対量、析出条件、分布が異なり、その結果、さまざまな異なる微細構造形態が生じます。
フェライトはアルファ鉄中の炭素の固溶体であり、一般に記号「F」で表されます。フェライト構造は等軸粒子と体心立方格子で構成されています。
炭化物は鉄と炭素から形成される化合物で、一般的に「Fe3C」という記号で表されます。組成と形成条件に応じて、セメンタイトはさまざまな形状を取ることができます。
パーライトはフェライトとセメンタイトの機械的混合物であり、一般に記号「P」で表されます。通常の焼鈍条件では、フェライトとセメンタイトが交互に配列した層状組織となります。
純粋な金属と単相合金のエッチングは、化学的溶解プロセスです。-研磨されたサンプルがエッチング剤と接触すると、研磨表面の変形妨害層が最初に溶解され、鋼の微細構造は露出されません。すると、粒界での化学的溶解効果が発生し、粒界の原子配列の規則性が比較的悪くなり、その結果、急速な腐食が発生し、溝が形成される。このとき、合金は多角形の結晶粒を示します。エッチングを続けると、エッチング剤が粒子自体を溶解してしまいます。各粒子の溶解速度は不均一であるため、エッチング後、各粒子は最も密な原子配列で表面に露出します。垂直に光を照射すると、明るさの異なる粒子が表示されます。
二相合金のエッチングプロセスは主に電気化学エッチングです。-組成と構造が異なるため、相が異なれば電極電位も異なり、エッチング液中に小さな局所セルのペアが多数形成されます。フェライトはアノードとして高い電極電位を持ち、エッチング中に溶解して低くなり粗くなりますが、セメンタイトはカソードとして正の電位を持ち、基本的に腐食されません。光学顕微鏡ではフェライトは暗い黒色に見えますが、セメンタイトは明るい白色に見えます。
