Mikrostruktuurin

Mikrostruktuuri tarkoittaa materiaalin mikroskooppista rakennetta: rakeiden kokoa ja muotoa, faasien jakaantumista sekä rajapintoja ja epäpuhtauksia. Se syntyy materiaalin valmistus- ja käsittelyprosessien aikana, kuten sulatuksessa, jäähdytyksessä, lämpökäsittelyssä tai plastisessa muokkauksessa. Mikrostruktuuri kuvaa, miten rakenne on järjestäytynyt pienellä, mikrometrien mittakaavalla.

Mikrostruktuurin keskeisiä elementtejä ovat rakeisto (rakeiden koko ja muoto), faasit (eri kemialliset tai faasijakaumat) sekä rajapinnat. Lisäksi mukana voi olla epäpuhtauksia ja huokosia, jotka vaikuttavat materiaalin käyttäytymiseen.

Mikrostruktuuri vaikuttaa merkittävästi materiaalin ominaisuuksiin. Esimerkiksi teräksessä ferriitin ja sementiitistä koostuva pearlite-struktuuri syntyy riippuen jäähdytysnopeudesta ja seosaineista; pienemmät rakeet yleensä parantavat lujuutta Hall-Petch-yhteyden mukaan. Myös faasijakauma, rajapinnat ja epäpuhtaudet vaikuttavat sitkeyteen, kimmitykseen ja kulutuskestävyyteen.

Tutkimus- ja analyysimenetelmät sisältävät metallografian sekä optisen mikroskopian sekä elektronimikroskopian: SEM ja TEM. Näillä menetelmillä voidaan paljastaa rakeiden koko ja muoto, faasijakauma, rajapinnat ja epäpuhtaudet.

Mikrostruktuurin hallinta on keskeistä materiaalikehityksessä. Käsittelyillä, kuten lämpökäsittelyllä ja muokkauksella, voidaan säätää rakeiden kokoa, faasijakaumaa ja epäpuhtauksia, mikä vaikuttaa lujuuteen, kimmoisuuteen ja kulutuskestävyyteen.