面心立方晶(めんしんりっぽうしょう)   [m13]

結晶構造の一つ。fcc。
鋼のオーステナイト組織がこの結晶構造になっています。



面心立方格子の模式図面心立方晶の模式図

左は、黒丸部分に鉄Fe原子があるというイメージです。右は、1つの結晶単位(セル)に鉄原子が詰まっている様子を示していると考えるといいでしょう。

熱処理の説明で出てくるもので重要な点は、面心立方晶の場合のセルに含まれる原子の数は「4個分」です。それに対して、鉄の常温での状態の体心立方晶は、2個です。

焼入れ温度になった鋼(オーステナイト状態の鋼:もちろん、この図のようにすべての黒丸がFeであるとは限りませんが)はこの面心立方格子の状態になっています。

それを冷却すると下図のような体心立方晶(またはそれに近い)構造に変わります。そして、この原子の数を数えると下のように「2個」になっていることがわかります。

体心立方晶のイメージ図
この熱処理での変化を「変態」といい、結晶構造が変わることでいろいろな性質が変わります。

これはFeという一つの元素で構成されるセルの話ですが、鉄鋼全体の結晶構造は、その一部が炭素に置き換わって、非常に硬くする性質を持ったり、Cr、Moなどの合金元素がFeに置き換わったり、窒素などの小さい元素はこの隙間に入り込んでくるなどで、様々な性質が決まってきます。

加工硬化と呼ばれるものは、結晶のずれによって起こりますし、焼戻しなどによって周りの元素が凝集して新しい元素として周りに絡まってくる……などのように、実際に熱処理などで変化している状態を知ろうとすると複雑になってくるのですが、まずは、この2つの結晶構造を知ることが第1歩です。(と言っても、そのあたりの様子が、電子顕微鏡などを使っても、見えるというものでもありませんが・・・)



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