音楽と非破壊のブログ

非破壊検査の仕事を始めて3年目。仕事関係のことや自分の趣味のことなどを日々綴っていきたいです。

Fe-C系平衡状態図

わー1週間も続いてないのにもう二日間もあけてしまったヽ(;▽;)ノ毎日続けるのが目標だったのにすでに失敗。


いや途中まで書いたりとかはしてたんですよ。だけど考えながら書いて途中で一旦休憩と思って消したらそのまま消えちゃったりしてショックでなかなか立ち直れなかったりって感じで。難しいね。


今日はFe-C系平衡状態図ってやつを見ていきたいです。


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まあこの図の話なんですけど。パッて見ても何がなんだかわけわかんないですよね。こういうグラフからでも、いろいろと読み取ることができるとわかると面白くなってくるんですよ。


自分なりの解釈だから間違ってることや正確な表現じゃないことも多々ありそうだけどいろいろと書いていきます。


まず、ざっくりの見方なんですけど横軸が炭素含有量。鋼っていうのは鉄(Fe)と炭素(C)との合金で、Cの含有量が0.02%以下のものを鉄、0.02%〜約2%のものを鋼、それを超えるものを鋳鉄っていいます。

意外とこれ聴くけど違いなんて知らないよね。


んで、縦軸が温度。これはそのまま温度なんだけどこの温度と炭素含有量の交点を見ればどの状態かわかるって話です。


それでもう一個基本的なことで大事なのが鉄の結晶構造の話があります。

結晶構造って何かといったら、それぞれの原子や分子がどのように配列されているかって話で、体心立方格子(bcc)は立方体の角8個に鉄の原子があってさらに真ん中にもう一個あるってのを一つの格子としてそれがずらーっといっぱいならんでる訳です。これはまあわかりやすいよね。体心だから真ん中に一個心がある。そのまま。

もう一個簡単なのが面心立方格子(fcc)。これは直方体の角8個にあるのは一緒でその他に、正方形の中心に一個ずつあるって形です。

図とかあればわかりやすいんですけどごめんなさいいいのがみつからない。(めんどくさい)


だから普通に想像してもらえればなんとなくでわかると思うんですけど、bccはきゅって詰まってるイメージでfccのほうがでかくなっちゃうぶん他の小さい原子やらなんやらが入りやすい形になっています。


この構造の違いが鉄の様々な性質に関係してくる訳です。


まずはC含有量0%の純鉄、つまり縦軸上の状態からみていみます。


この純鉄をがーって熱して溶融状態からだんだんと冷やしていくと、1538度(A点)でδ鉄ってのになります。まあ固まるってイメージでいいんじゃないかな?笑

これは体心立方格子ってやつです。


それをさらに冷やしていくと、1394度のとこでオーステナイトってのに変わります。このオーステナイトは面心立方格子、つまり他の侵入型原子が入る余地がいっぱい(^^)


そしてさらに冷やすと912度からフェライトってのになります。これまた体心立方格子になるっていう不思議ちゃん。


このように構造が変わることを相変態っていいます。へんたい(^^)(^^)


今の流れを基本的なものとして、今度はCがちょこっとだけ入った状態で考えてみます。

Cがちょこっと入るってことはグラフの左端だったのをほんのちょっと右側を見ればいいんです。


そこを見るとさっきとちょっと違って、オーステナイトからフェライトにいくまで幅がありますよね。変態が一瞬にして変わる訳ではなく、この領域で段々と変態するわけです。


ここで途中出てきた構造の話が関係してきて、fccのオーステナイトには隙間に余分な原子が入ってるんだけど、これが全てそのままbccフェライトに変態はできないんです。フェライトのほうが隙間が狭くて余分な原子の行き場所がなくなっちゃうから。

これもまた最初のグラフを見ればわかることで、オーステナイトの領域はE点の炭素量2.11%まであるけどフェライトはP点の約0.02%までしか存在しないんです。


はじめはオーステナイトが段々とフェライトに変態していくけど、残ったオーステナイトはCの濃度が上昇していって(残留オーステナイト)、このまま温度が下がってくと727度の線のところでパーライトというものになります。つまりフェライトパーライトの二層になるってことです。


このオーステナイトからフェライトが析出しはじめる温度をA3温度といい、フェライトへの変態が終わってパーライト変態が始まる温度をA1温度といいます。

なんで1と3なんだろ。そのうちA2も出てくるのかな??


と、いうことで今日はこのまで!中途半端!!笑

このグラフについては、まだまだ注目箇所があるし、自分も見返して勉強になるからまだこれからも続けます。しかしすごいぎゅっと詰まってるねこのグラフ。素晴らしいよ。