Observation af mikrostruktur af materialer under en optisk
I henhold til deres strukturelle egenskaber og kulstofindhold kan jern-kulstoflegeringer opdeles i tre kategorier: rent industrielt jern, stål og støbejern. Industrielt rent jern indeholder mindre end 0,0218 vægtprocent C. Jern-kulstoflegeringer med et kulstofindhold på under 2,11 vægtprocent defineres som stål, og legeringer med et kulstofindhold over 2,11 vægtprocent er støbejern.
Ved stuetemperatur består mikrostrukturerne af kulstofstål og hvidt støbejern af to grundlæggende faser: ferrit (F) og cementit (Fe₃C). Forskelle i kulstofindhold ændrer de relative mængder, nedbørsforhold og fordeling af ferrit og cementit, hvilket resulterer i forskellige mikrostrukturelle morfologier.
Ferrit er en fast opløsning af kulstof i jern, betegnet med symbolet "F". Ferrit består af ligeaksede korn med et kropscentreret kubisk krystalgitter.
Cementit er en intermetallisk forbindelse af jern og kulstof, betegnet med "Fe₃C". Cementit kan eksistere i forskellige former afhængigt af dets sammensætning og dannelsesbetingelser.
Pearlit er en mekanisk blanding af ferrit og cementit, betegnet med "P". Under normale udglødningsforhold er det en lamelstruktur dannet af vekslende lag af ferrit og cementit.
Ætsning af rene metaller og enfasede legeringer er en kemisk opløsningsproces. Når en poleret prøve kommer i kontakt med ætsemiddel, opløses det deformerede forstyrrede lag på den polerede overflade først, mens stålets mikrostruktur endnu ikke er afsløret. Dette efterfølges af præferentiel kemisk opløsning ved korngrænser. Det uregelmæssige atomarrangement ved korngrænser korroderes hurtigt for at danne riller, hvilket afslører polygonale korn af legeringen. Hvis ætsningen fortsætter, angriber ætsemidlet også kornets indre. Fordi opløsningshastigheden varierer mellem korn, afslører hvert korn tætpakkede atomplaner efter ætsning. Under lodret belysning viser kornene varierende lysstyrke.
Ætsning af tofasede legeringer er hovedsageligt en elektrokemisk proces. Faser med forskellige sammensætninger og strukturer har forskellige elektrodepotentialer og danner talrige små lokale galvaniske celler i ætsemidlet. Ferrit fungerer som anode med et højere elektrodepotentiale og opløses under ætsning og virker nedtrykt og ru. Cementit tjener som katode med et positivt potentiale og angribes næsten ikke. Under det optiske mikroskop ser ferrit mørkt ud, og cementit ser lyst hvidt ud.
