鋼は主に鉄と炭素からできています鉄と炭素が...

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創造系FS材料工学教育スライド　鉄鋼の熱処理と組織　（０）イントロ

工場で大量生産される鉄鋼製品　用途や形状のほか何が違うのですか？

機械に使われる歯車何十年使っても減ったり壊れたりしませんか？

自動車に使われるスプリング　何万キロも走る間折れませんか？

鉄が硬かったり粘り強かったり　いままでのイメージと違うのですが？

鋼は主に鉄と炭素からできています鉄と炭素がいったいどんな振る舞いをしているのでしょう？


創造系FS材料工学教育スライド　鉄鋼の熱処理と組織　（１）鉄-炭素系安定状態図と鉄鋼組織の簡単な説明

点線の組成（0.8% C）で・727 ℃以上でFeとFe3Cは溶解してオーステナイトという固体相・727℃までゆっくり冷却するとフェライトとセメンタイトに分離・分離してしまうのは結晶構造が全く違うため・柔らかいフェライト（白）と硬いセメンタイト（黒）が縞模様のラメラ構造からなる複合組織。これが鋼の不思議

オーステナイト構造

フェライト構造

セメンタイト構造


創造系FS材料工学教育スライド　鉄鋼の熱処理と組織　（２）炭素の組成が変わると組織や機械的な特性が変わる

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炭素濃度が増加するとセメンタイトが増えて硬くなるとともに、理想的なラメラ構造が発達し、「硬くて粘り強い」複合組織「パーライト」に変化


創造系FS材料工学教育スライド　鉄鋼の熱処理と組織　（３）焼き入れ・焼き鈍し

オーステナイトを冷却するといつもパーライト？

ちがいます！冷却速度によって様々な組織・徐冷でより粘り強いパーライト　（焼き鈍し・焼鈍）・急冷でより硬いマルテンサイト　（焼き入れ）


創造系FS材料工学教育スライド　鉄鋼の熱処理と組織　（４）マルテンサイト

炭素を含むオーステナイト構造を急冷すると炭素が出てゆくより速くフェライト構造に変わります　逃げ場を失った炭素が構造を歪ませ硬くもろい組織になったのがマルテンサイト


創造系FS材料工学教育スライド　鉄鋼の熱処理と組織　（５）焼き戻し

マルテンサイトで硬くなった鋼はもう元には戻らない？

ちがいます！・適当な温度に保持するとマルテンサイトから炭素が吐き出されセメンタイト＋フェライトに（焼き戻し）・保持する温度で２相の量が異なる

焼き入れした鋼 400℃x1hr焼き戻し 600℃x1hr焼き戻し


創造系FS材料工学教育スライド　鉄鋼の熱処理と組織　（６）まとめ

工場で大量生産される鉄鋼製品　用途や形状のほか何が違うのですか？　　　　　炭素の含有量や熱処理など、目に見えない処理が違うのです

機械に使われる歯車　　炭素の含有量や

何十年使っても減ったり壊れたりしませんか？熱処理を適切にして適切な性質を与えます

自動車に使われるスプリング　何万キロも走る　　そのための材料開発や試験の繰り返し　こ

間折れませんか？れが日本の底力です

鉄が硬かったり粘り強かったり　いままでのイメージと違うのですが？　　　まだまだ様々な鉄や鋼に出会うことができます　さらに

材料工学は鋼やアルミニウムなどの金属をはじめ、セラミックスなどをカバーしますつまり機械も航空機も材料あってこそです


創造系FS材料工学教育スライド　鉄鋼の熱処理と組織　（７）本気のおまけ

1gの鋼でも1億tの鋼でも同じ原理　これすごくはないですか？

鋼は主に鉄と炭素からできています 鉄と炭素が...

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