オーステナイト、マルテンサイト、パーライトの理解

オーステナイト：

炭素および合金元素がγ-Feに固溶した固溶体は、依然としてγ-Feの面心立方格子構造を保持している。この組織は一般的に高温で存在し、200～300°Cで分解が始まる。加熱温度が上昇すると、粒は徐々に粗大化する。所定の温度において、保持時間が長いほど、オーステナイト粒はより粗大になる。粒界は比較的直線的で、規則的な多角形を形成する。これは無磁性であり、延性が良好で、強度は低く、ある程度の靭性を持つ。焼入れ鋼では、残留オーステナイトがマルテンサイトの針状組織の間に分布している。

過冷却オーステナイト：

A1温度以下で存在し、不安定でまもなく変態を起こすオーステナイト。

フェライト：

Α-Feに炭素および合金元素が固溶した固溶体で、体心立方格子を持ち、炭素の固溶度は極めて低い。特性：良好な靭性と延性を示し、明るい多角形の粒状組織を呈する。1400℃を超える高温で存在するため、高温フェライトまたはδ固溶体と呼ばれ、記号δで表される。過共析鋼では、徐冷されたフェライトは塊状の粒子として現れ、比較的滑らかな粒界を持つ。炭素含有量が共析組成（0.77％の炭素含有量）に近づくと、フェライトは粒界に沿って析出する。（共析：母相から2つ以上の新しい相が同時に析出する相変態。）

マルテンサイト：

Α-Feに炭素が固溶した過飽和固溶体で、体心正方構造を持つ。一般的なマルテンサイトの形態には、ラス状と板状の構造がある。マルテンサイトの形態は主に生成温度に依存し、これはオーステナイト中の炭素および合金元素の含有量に依存する。炭素鋼の場合、炭素含量が増加すると、ラス状マルテンサイトの量は相対的に減少し、板状マルテンSITEの量は相対的に増加する。特徴：高強度および高硬度。オーステナイトを急冷（焼入れ）することによって生成され、平衡組織ではなく、80–200°C程度で加熱すると分解しやすい。

ラス状マルテンサイト：

低・中炭素鋼およびステンレス鋼に形成され、平行に配列されたラスの束から構成される。空間的な形状は扁平で細長い。一つのオーステナイト粒内で複数のラス束（通常3～5本）に変態することができる。

ラス状マルテンサイト（針状マルテンサイト）：

これは高炭素鋼および中炭素鋼、ならびに高ニッケルFe-Ni合金に一般的に見られる。最大のマルテンサイトラメラが光学顕微鏡では識別できないほど小さい場合、これを隠晶質マルテンサイトと呼ぶ。製造時の通常の焼入れによって得られるマルテンサイトは、一般に隠晶質マルテンサイトである。

焼戻しマルテンサイト:

この組織は低温焼戻し（150–250°C）によって形成され、過飽和度が低く、極めて微細な炭化物を含むマルテンサイトから構成される。マルテンサイトの分解は80～200°Cの範囲で発生する。鋼を約80°Cまで加熱すると、内部の原子活動が活発になり、マルテンサイト中に過剰に固溶している炭素が徐々に炭化物の形で析出し始める。マルテンサイト中の炭素の過飽和度は連続的に低下し、その結果、過飽和度が低くなったマルテンサイトと極めて微細な炭化物の混合組織が形成される。

セメンタイト:

炭素と鉄の化合物で、Fe3C。特性：6.67％の炭素を含み、複雑な斜方晶系の結晶構造を持つ。非常に硬く、極めてもろく、靭性と塑性はほぼゼロ。

パーライト：

フェライトとセメンタイトが交互の層状に析出した機械的混合物で、鉄-炭素合金中の共析反応によって生成される。特性：真珠光沢を示し、機械的性質はフェライトとセメンタイトの中間であり、高強度、中程度の硬度、良好な塑性および靭性を持つ。

層状パーライト：

フェライトとセメンタイトが交互に重なり薄層を形成した混合組織であり、層状間隔の大きさに基づいて以下のように分類される：パールサイト（層状間隔450–150nm、生成温度範囲A1–650℃、光学顕微鏡で明確に識別可能）、ソルバイト（層状間隔150–80nm、生成温度範囲650–600℃、高倍率の光学顕微鏡でのみ識別可能）、トロオサイト（層状間隔80–30nm、生成温度範囲600–550℃、電子顕微鏡でのみ識別可能）。

粒状パールサイト：

セメンタイトがフェライト母相内に粒状に存在する混合組織。粒状パールサイトは一般的に球状化焼鈍によって得られる。（球状化焼鈍：鋼中の炭化物を球状化するために行う焼鈍処理）

上部ベイナイト：

温度が550–350℃の範囲に下がったときに、過飽和の針状フェライトとセメンタイトから形成される混合組織。フェライトの針の間にセメンタイトが存在。特徴：羽のような外観、脆く、硬度が高い。基本的に500倍の光学顕微鏡で識別可能。下ベイナイト

温度が350–230℃の範囲に下がったときに、過飽和の針状フェライトとセメンタイトから形成される混合組織。ただし、セメンタイトはフェライトの針内部にある。特徴：黒色の針状または竹の葉状の構造として見える。

粒状ベイナイト：

比較的粗い塊状のフェライトと炭素を豊富に含むオーステナイトからなる混合組織。

炭化物を含まないベイナイト：

板状フェライトの単一相からなる微細構造で、フェライト系ベイナイトとも呼ばれる。特徴：炭化物を含まないベイナイトは一般的に低炭素鋼に現れる。

ウィドマンシュテッテン構造：

比較的粗いオーステナイト粒が適切な冷却速度で冷却されたときに発生する鋼の複相微細組織で、共析変態前の相がラメラ状パーライトと混合して針状または板状に存在する。特徴：粗粒で、板状、羽状、あるいは三角形の形状を呈する。