オーステナイト系の鋼材を焼入れすると、 マルテンサイト変態すると思うですけど、 ヤング率は変わらない

オーステナイト系の鋼材を焼入れすると、
マルテンサイト変態すると思うですけど、
ヤング率は変わらないと主張する資料がありました。fcc→bccで原子間距離が変わってるのにヤング率が変わらないことが理解できていません。原子間距離に依存するクーロン力がヤング率のファクターであるという私の認識が間違ってるのでしょうか？気になって夜寝れません。
すみませんが、メカニズムをご教示お願いいたします？

No.1 ベストアンサー 回答者： Dendrocacalia 回答日時： 2023/03/11 16:46

「原子間距離に依存するクーロン力がヤング率のファクターであるという私の認識が間違ってるのでしょうか？」とおっしゃる、そこの所を詳しくお考えになってみてください。

素人が口出しして、ごめんねごめんねーですが。

クーロン力は引力と斥力（反発し合う力）がありますね。たとえば鉄原子同士なら同種だから反発し合うんじゃない？　いいえ、金属原子が放出し合う電子によって引力が働いています。という具合に話は複雑です。
クーロン力は距離の2乗に反比例しますが、それはクーロン引力・クーロン斥力それぞれにおいて成り立つことであって、両者を合成すると不思議な曲線になるんですよ。「原子間ポテンシャル」でグーグル画像検索すれば、グラフがご覧になれて一目瞭然です。ポテンシャルとは位置エネルギーです。たとえば下記のサイトをどうぞ（分子間相互作用を原子間のそれに読み替えてください）。

電池の情報サイト
https://kenkou888.com/denkikagaku/renardpotentia …

お分かりのように、緑色の曲線は急激に落ち込んでいて、このくぼみのエネルギー最小状態の所が最も安定します。そこから動かそうとすればかなりエネルギーが要るということです。
一方、ヤング率とは、原子間距離の変化に対する抵抗の強さと考えることができます。グラフでいうと、くぼみの深さに相当するでしょう。

たぶんご質問者のお考えは、クーロン力は距離の2乗に反比例する、2乗ってことはbcc（体心立方）とfcc（面心立方）とで原子間距離が少し変わっただけでもクーロン力の変化は大きい、したがってヤング率の変化も大きいはず、というようなことではないでしょうか。
しかし、焼き入れした時に（硬度などはかなり変化するが）ヤング率はあまり変化しないことは、経験的にも知られています。オーステナイトやマルテンサイト変態に限らず、一般的にもです。
これをご質問に即していうなら、「fcc→bccで原子間距離が変わって」も、原子間ポテンシャルのグラフのくぼみ具合はあまり変わらないのだと考えられます。
「それならfcc、bccの各場合のポテンシャルのグラフを具体的に示して」という話になるでしょうが、素人の悲しさで、そこまではお示しできません。論文などを当たってみてください。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます
勉強になりました、

小生の知識が高校化学程度で止まっており理解が間違っていたらごめんなさい。

現実はより複雑系であるから、
結晶格子が多少変わっても、
原子間ポテンシャルの勾配があまり変わらないと理解しました。
文献の方頑張って探してみたいと思います。また、焼入れに対しても当方の理解甘くもう一度材料の教科書を確認しておきます。

重ねてご回答ありがとうございました。

お礼日時：2023/03/11 17:09