鉄-炭素状態図とは何ですか？

鉄-炭素状態図

鉄-炭素状態図は、鋼と鋳鉄のさまざまな相を理解するために広く使用されています。鋼と鋳鉄はどちらも鉄と炭素の混合物です。また、どちらの合金にも少数の微量元素が含まれています。

グラフは非常に複雑ですが、探索をFe3Cに限定しているため、炭素の6.67重量パーセントまでしか焦点を当てません。

この鉄-炭素状態図は、X軸に重量による炭素濃度、Y軸に温度尺度でプロットされています。

図は、さまざまな種類の鋼や鋳鉄のさまざまな構造（加熱および冷却中に得られる）、相、および微視的構成要素が描かれたFe-C平衡図を示しています。主な構造、さまざまな線の重要性、および重要なポイントについては、以下で説明します。

Fe-C図の構造

鉄鋼の主な微視的構成要素は次のとおりです。

• オーステナイト
• フェライト
• セメンタイト
• パーライト

1。オーステナイト

オーステナイトは、ガンマ鉄中の遊離炭素（フェライト）と鉄の固溶体です。鋼を加熱すると、上限臨界温度の後、構造の形成が完了して、硬く、延性があり、非磁性のオーステナイトになります。

大量の炭素を溶解することができます。これは、鋼の加熱と冷却の間の臨界範囲または移動範囲の間にあります。鋼が1130°Cで1.8％までの炭素を含むときに形成されます。 723°C以下に冷却すると、パーライトとフェライトに変化し始めます。オーステナイト鋼は通常の熱処理方法では硬化できず、非磁性です。

2。フェライト

フェライトは鉄に炭素をほとんどまたはまったく含んでいません。柔らかく延性のある純鉄の結晶に付けられた名前です。低炭素鋼を臨界温度以下にゆっくりと冷却すると、フェライト構造が生成されます。フェライトは急冷しても硬化しません。とても柔らかく、磁気が強いです。

3。セメンタイト

セメンタイトは炭素と鉄の化合物であり、炭化鉄（Fe3C）として知られています。炭素6.67％の鋳鉄はセメンタイトの完全な構造を持っています。遊離セメンタイトは、0.83％を超える炭素を含むすべての鋼に含まれています。 Fe-C平衡状態図に反映されているように、炭素％の増加とともに増加します。非常に難しいです。

鋳鉄の硬度と脆性は、セメンタイトの存在によるものと考えられています。引張強度が低下します。これは、炭素が本質的に非常に硬い炭化鉄の形で鉄と明確な組み合わせを形成するときに形成されます。鋳鉄の脆性と硬度は、主にセメンタイトの存在によって制御されます。 200°C以下では磁性があります。

4。パーライト

パーライトは、フェライトとセメンタイトの共析合金です。これは特に中炭素鋼と低炭素鋼で87:13の比率のフェライトとセメンタイトの機械的混合物の形で発生します。その硬度は、鉄系材料中のパーライトの割合とともに増加します。

パーライトは比較的強く、硬く、延性がありますが、フェライトは弱く、柔らかく、延性があります。それは交互の明るいプレートと暗いプレートで構成されています。

これらの層は交互にフェライトとセメンタイトです。顕微鏡を使って見ると、表面は真珠のように見えるため、パーライトと呼ばれます。硬鋼はパーライトとセメンタイトの混合物であり、軟鋼はフェライトとパーライトの混合物です。

フェライトがオーステナイト降下から最初に排除される温度で炭素含有量が0.2％を超えると、0.8％以上の炭素になるまで、遊離フェライトがオーステナイトから排除されなくなります。この鋼は共析鋼と呼ばれ、組成がパーライト構造です。

さまざまな割合の炭素（最大6％）を含む鉄は加熱および冷却されるため、線を表す次のフェーズで、鉄の構造と充電方法がわかります。

変換ラインの重要性

1。ラインABCD

線ABCDは、この線より上で、アイロンの加熱中に溶解が完了したことを示しています。溶融金属は純粋に液相線の形です。この線の下と線AHJECFの上では、金属は部分的に固体で部分的に液体です。

固体金属はオーステナイトとして知られています。したがって、線ABCDは、溶融が完了したと見なされる温度を表します。この線を超えると、金属は完全に溶融状態になります。これは水平線ではなく、溶融温度は炭素含有量によって異なります。

2。ラインAHJECF

この線は、金属がこの温度で溶け始めることを示しています。この線は水平ではないため、溶融温度は炭素含有量によって変化します。この線より下でGSECの線より上では、金属は固体の形であり、オーステナイト構造を持っています。

3。ラインPSK

この線は723°C付近で発生し、水平線であり、鋼の変態がこの線から始まるため、下限臨界温度線として知られています。炭素％はそれに影響を与える必要はありません。つまり、炭素の％が異なる鋼は同じ温度で変態します。

GSEまでの線より上の範囲は、変換範囲と呼ばれます。この線は、最大0.8％から最大0.8％の炭素を含む鋼が、加熱中にフェライトとパーライトからオーステナイトに変化し始めることを示しています。

4。ラインECF

これは、温度1130°Cの線であり、Cの％が2％から4.3％の鋳鉄の場合を示しています。この線の下と線SKの上では、鋳鉄にはオーステナイト+レーデブライトとセメンタイト+レーデブライトが含まれます。

よくある質問。

鉄の炭素図とは何ですか？

Fe-C図（鉄-炭素相または平衡図とも呼ばれます）は、温度と炭素含有量に応じた合金鉄-炭素（Fe-C）のそれぞれの微細構造状態をグラフで表したものです。この図を説明するには、金属構造と純鉄についての紹介を行う必要があります。

鉄の炭素図をどのように読みますか？

鉄の炭素状態図が平衡状態図と呼ばれるのはなぜですか？

炭化鉄は準安定相と呼ばれます。したがって、鉄-鉄炭化物の図は、技術的には準安定状態を表していますが、比較的遅い加熱と冷却の条件下での平衡変化を表すと見なすことができます。

鉄炭素状態図の相は何ですか？

鉄-炭素相図の場合、対象となる相場は、フェライト、セメンタイト、オーステナイト、フェライト+セメンタイト、フェライト+オーステナイト、およびオーステナイト+セメンタイト相場です。

炭素平衡状態図とは何ですか？

鉄炭素平衡図（鉄炭素相図とも呼ばれます）は、温度と炭素含有量に応じた合金鉄炭素（Fe-C）のそれぞれの微細構造状態をグラフで表したものです。

共析鋼の炭素の割合はどれくらいですか？

0.8％のCを含む鋼は共析鋼として知られています。室温で得られた共析鋼の平衡微細構造はパーライトです。

軟鋼とは何ですか？

軟鋼は、鉄と炭素から作られた鉄の金属です。これは、ほとんどの一般的なエンジニアリングアプリケーションに適した特性を備えた低価格の材料です。低炭素軟鋼は、鉄含有量が高いため、優れた磁気特性を備えています。したがって、「強磁性」であると定義されます。

鋼は何でできていますか？

鋼、鉄と炭素の合金で、炭素含有量は最大2パーセントです（炭素含有量が高い場合、材料は鋳鉄と定義されます）。世界のインフラストラクチャや産業を構築するために最も広く使用されている材料であり、ミシン針から石油タンカーまであらゆるものの製造に使用されています。

鉄鉄炭化物図におけるa0温度の重要性は何ですか？

A1線は共析温度線であり、f.c.c。鉄は平衡状態で存在する可能性があります。 A1ラインのすぐ上にある微細構造は、約25パーセントのオーステナイトと75パーセントのフェライトで構成されています。

鉄炭素図の臨界温度とは何ですか？

したがって、これは亜共析鋼のガンマ+アルファ/ガンマ相境界に対応する温度であり、0％Cの910℃から0.76％Cの727℃に低下するため、鋼の炭素含有量の関数です。 。これは、亜共析鋼の上限臨界温度とも呼ばれます。

鉄炭素図の共析温度とは何ですか？

共析反応は、1つの固体から2つの異なる固体への相転移を表します。 Fe-Cシステムでは、約0.8wt％C、723°Cに共晶点があります。普通炭素鋼の共析温度のすぐ上の相は、オーステナイトまたはガンマとして知られています。

鉄炭素図の重要性は何ですか？

鉄-炭素状態図は、鋼と鋳鉄のさまざまな相を理解するために広く使用されています。鋼と鋳鉄はどちらも鉄と炭素の混合物です。また、どちらの合金にも少量の微量元素が含まれています。

カーボンはFCCですか？

炭素は、BCC相よりも、状態図の領域「γ」を占めるFCC相の方が溶解性が高くなります。炭素パーセントは、FCC相から、または溶鉄から冷却されるときに形成される鉄合金のタイプを決定します：アルファ鉄、炭素鋼（パーライト）、または鋳鉄。

BCCかFCCかをどうやって知るのですか？

FCC結晶とBCC結晶の最も直接的な違いは、原子配列にあります。面心立方構造には、8つのコーナー位置すべてに原子があり、6つの面すべての中心に原子があります。体心立方構造には、8つの角の位置すべてに原子があり、立方体の中心にもう1つ原子があります。

鋼はBCCまたはFCCですか？

アルファ相はフェライトと呼ばれます。フェライトは鋼の一般的な構成要素であり、Body Centered Cubic（BCC）構造を持っています[FCCよりも密度が低くなっています]。

鉄の炭素平衡とは何ですか？

平衡状態では、最大0.8％の炭素を含む鉄-炭素合金で初析フェライトが形成されます。反応は純鉄では910°Cで起こりますが、鉄-炭素合金では910°Cから723°Cの間で起こります。

鉄炭素図のパーライトとは何ですか？

パーライトは、セメンタイトとフェライトの共析混合物です。鉄炭素平衡図：Fe-Fe3Cの相図は、長時間の熱処理後に鉄と炭素（グラファイトの形）に分解する不安定な相であるため、真の平衡ではありません。

鉄炭素図のフェライトとは何ですか？

フェライトはα固溶体として知られています。これは、α（BCC）鉄に溶解した少量の炭素の侵入型固溶体です。最大溶解度は723℃で0.025％Cで、室温では0.008％Cしか溶解しません。これは、図に表示される最も柔らかい構造です。

ほぼ純粋な鉄相はどれですか？

純鉄（α-鉄、または「フェライト」）は、910°C以上に加熱されると結晶構造が変化し、γ-鉄、または「オーステナイト」を形成します。

ACMラインがA3ラインよりも急なのはなぜですか？

AcmラインはA3ラインよりもはるかに急勾配です。これは、市販の鋼に含まれる共析セメンタイトの量が非常に少ないことを意味しますが、このセメンタイトを完全にホモジナイズするには、加熱、高温が多すぎることも意味します。オーステナイト。