変態 (へんたい)       [h39]

温度を上昇または下降したとき、結晶構造が変化する現象を熱処理で、変態(=相変化)といいます。

これには、オーステナイト変態やマルテンサイト変態などがあります。
変態が発生する温度を、変態点・変態温度といいます。


鉄炭素2元系平衡状態図の例
これは、鉄-炭素系の平衡状態図の一部ですが、鉄鋼の場合は図のようにA0~A4までの「変態」の状態が示されています。

鋼の温度を変化させた時に結晶構造や磁気的な性質などが大きく変わります。 これが「変態」で、変態が起こる温度を「変態点」と言います。

このうち、A0はパーライトの、そして、A2はフェライトの磁気変態で、A4はオーステナイトがほかの状態(δ鉄)になる高温状態の変態点なので、通常の熱処理ではほとんど扱いません。

熱処理では、A1とA3が重要で、図のSとフェライトのA3点を結んだ「A3線」と、SとEを結んだ「Acm線」はその線を境に、オーステナイトになるかならないかということが熱処理温度を考える時には特に重要になります。

  

この「S点」は共析鋼の共析点(ここでは0.77%Cと書いてある)で、この点とA3線、Acm線を基準に熱処理温度が決まります。

温度を上げて、オーステナイト状態にしてそれの冷却を加減していろいろな性質の鋼にすることが「熱処理」ですが、このため、この、オーステナイト状態にすることを「オーステナイト化する」という言い方をします。

このように、一般熱処理の「焼入れ」「焼なまし」「焼ならし」などの加熱温度を考える場合には、炭素含有量に応じた、このA1線、A3線、Acm線がもとになります。

A3線の下側でA1線の上の領域は完全にオーステナイトになっていませんので、A3線の上が熱処理での加熱温度になります。

また、0.77%CのS点より高い炭素量の鋼は、遊離した炭化物があるので、A3-S-A1の上部でオレンジ色で示すような熱処理加熱温度をとるのが基本になります。

(注)この図は、平衡状態図ですので、考え方だけを示したもので、実際の熱処理温度は、JISやカタログなどに示す温度に加熱します。



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(来歴)H30.12 文章見直し

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