金属熱処理のあれとこれ！

平Fe-C系衡状態図とはその名の通り
温度Tのときの
鉄中の炭素濃度がｘ％の
平衡状態のときの組織が示してあります。

平衡状態なので
その温度に保持したときの組織と考えることができます。






例をあげると、
まずオーステナイト（以下、γ）域で保持してγ単相にします。

ここからゆっくり冷却（徐冷という）
した場合の組織をFe-C系平衡状態図から予測できます。


ここで徐冷であるのは
平衡変態（平衡状態を保ったまま変態）しているとみなすためであり、
また実際、徐冷ならほぼ平衡変態になります。


炭素濃度が
0.4%、
0.8%、
1.2%の
3種類のγ単相からの冷却を考えていきます。

まず0.4%の場合、

820℃付近で一本目の線と交わります。
この一本目の線はγからフェライト（以下、α）が
析出を開始する境界線です（昇温の場合はαが全部γになる境界線）。

αとγの相比はこの線と縦軸に近いところにある線の間の
てこの法則により求まります。


さらに冷却していくと二本目の線と交わります。

この線はこれ以下の温度ではγが存在できない温度を示しています。
つまりこの線の直上で残っていたγが、直下で一気に全部αに変わります。

これより冷却しても相、組織は変わりません。


次に先に炭素濃度が1.2%の場合を考えます。

基本的には先ほどと同様です。
γ単相の温度から冷却すると1150℃付近で一本目の線と交差します。
この線はγからセメンタイト（以下、Fe3C)が析出する境界線です。
析出する量はこの一本目の線と炭素濃度6.7％の縦線の間のてこの法則で求まります。
さらに冷却すると先ほどと同じ二本目の線と交差します。
この線の直下で残っていたγは全てFe3Cに変態します。

ここで二本目の線より下で
0.4%の場合はα、
1.2%の場合はFe3Cとなるのは、

0.4%の場合はFe3Cの析出開始線を越えておらず、
また1.2%の場合はαの析出開始線を超えていないためです。

最後に0.8%の場合ですが
3本の線が交わる点（共析点）まではγ単相です。
共析点はαの析出開始線とFe3Cの析出開始線の交点ですので、
この点の直下でγはパーライトというαとFe3Cの層状組織を形成します。


オーステナイト
Fe-C系合金において普通723°C以上の高温度でだけ存在する組織でCを最大2.06%まで固溶でき、やわくかくねばい性質を持っている。

フェライト
α-FeにCを固溶した組織であるが、
その固溶量がきわめて少ない(最大0.020%)ので、
普通α-Feそのものと考えてもよい。
やわらかく摩耗には弱いがねばく、
展延性に富んでいる常温では強磁性体である。


セメンタイト
Fe-C系合金で6.67%Cのところで生ずるかたくてもろい金属化合物である。
延びがぼとんどなく、普通は板状の割れやすい結晶として存在する。
常温ではかなり強い磁牲体であるが加熱して210°~215°Cになると常磁性体に変化する。
この磁気変態点 をA0点という。

パーライト
微細なフェライトとセメンタイトが層状に混合した組織で、
機械的性質はこの2相の中間的なもので、ねばり強い性質を持っている。