โครงสร้างจุลภาคของเหล็ก: เฟอร์ไรต์ เพิร์ลไลต์ ออสเทไนต์ มาร์เทนไซต์

โครงสร้างจุลภาค (microstructure) คือการจัดเรียงของเฟส (phase) และเกรน (grain) ในเนื้อโลหะ มองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์หลังขัดและกัดกรด — มันคือสิ่งที่กำหนดความแข็ง ความเหนียว และความทนสึกของชิ้นงาน

ในเหล็กกล้า เฟสหลักเกิดจากปริมาณคาร์บอนและวิธีให้ความร้อน/เย็นตัว

• เฟอร์ไรต์ (Ferrite) — เหล็กที่ละลายคาร์บอนได้น้อย อ่อนและเหนียว
• เพิร์ลไลต์ (Pearlite) — ชั้นสลับของเฟอร์ไรต์ + ซีเมนไทต์ แข็งปานกลาง (เห็นในภาพ)
• ออสเทไนต์ (Austenite) — เกิดที่อุณหภูมิสูง (~800–900°C) ละลายคาร์บอนได้มาก เป็นจุดเริ่มของการชุบแข็ง
• มาร์เทนไซต์ (Martensite) — เกิดเมื่อชุบเย็นเร็วจากออสเทไนต์ แข็งมากแต่เปราะ = ต้นกำเนิดความแข็ง
• เบไนต์ (Bainite) — แข็งและเหนียวพอดี เกิดที่อัตราเย็นตัวปานกลาง

การชุบแข็งคือการเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคให้เป็นมาร์เทนไซต์ แล้วอบคืนไฟ (temper) เพื่อลดความเปราะ — ควบคุมเฟสได้ = ควบคุมคุณภาพได้

การตรวจโครงสร้างจุลภาคในแล็บช่วยยืนยันว่าชุบแข็งจริง ไม่ใช่ความแข็งหลอก และเช็คชั้นชุบแข็ง/การสูญเสียคาร์บอนผิว