焼き入れについて

どうして炭素含有量が多く、焼きいれした鋼は硬くなるのかおしえてください。地球上で最も硬いダイヤモンドも炭素でできているが燃やすとなくなってしまうと聞いたので焼入れすれば逆に脆くなるのではとおもっているのですが誰かおねがいします。

No.4 ベストアンサー 回答者： SortaNerd 回答日時： 2006/05/14 22:03

まず、炭素が燃えるというのは、鉄の内部にある炭素は外の酸素に触れないので燃えることはないでしょう。

焼入れの効果の話をする前に金属の変形の話から入ります。

もし金属原子がきちんと格子状に並んでいたら力をかけてもほとんど変形せず、計算上今の数百～数千倍の強度になるといわれています。
それが計算より弱くなる理由は、格子がいたるところで狂っている(格子欠損)からです。簡単に言えば、四角形を隙間無く並べてあるところに三角形が混じっているようなものです。三角形の隣の四角形は形が狂ってひずみが溜まります。

そのような格子欠損のある金属に力をかけると、狂った格子の隣にある原子が、狂った格子の原子と手をつなぎ替え、格子の狂いが移動します。先ほどの例で言えば、「三角・四角」と並んでいたものが「四角・三角」となるようなものです。
格子欠損の移動はひとつの原子が手をつなぎかえるだけなので非常に小さい力で起こります。原子がきちんと並んでいたら原子の一列全部手をつなぎ替えなければいけないのでものすごい力が掛かるわけです。
一つ一つの格子欠損の移動は小さくても、金属中にはたくさんの格子欠損がありますから、いろんな場所の格子欠損が移動することで小さい力で大きな変形ができるわけです。

この格子欠損をなくせば硬くなるわけですが、残念ながら今の技術では不可能です。そこで次善の策として格子欠損の移動をしづらくするということがあります。
格子欠損が移動する先に異物があると、そこで原子が手をつなぎ替えにくくなるため抵抗となります。
異物は炭素などの別種原子であったり、金属の結晶粒の境界であったりします。
というわけで、炭素を入れたり、急冷によって結晶粒を小さくすることによって硬さが増すわけです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。説明が詳しくてよくわかりました。

お礼日時：2006/05/14 23:54

No.3 回答者： ojisan7 回答日時： 2006/05/14 20:00

鋼は焼き入れすることにより、結晶構造がオーステナイト（面心立方γ鉄）からマルテンサイト（体心立方α鉄や六方細密ε鉄）に、組織の一部が相転移するために固く、もろくなります。

オーステナイトよりマルテンサイトの方が固くなるのは、鋼の特徴です。（一般的に金属は、マルテンサイトの方がやわらかい）　

この回答へのお礼

わかりました。ありがとうございます。

お礼日時：2006/05/14 23:58

No.2 回答者： angra_temple 回答日時： 2006/05/14 19:28

焼入れをした鋼は硬くなります。

しかし、確かに脆くなります。引っ張るとあまり伸びずにすぐ千切れます(当然人間が加えられるような力ではありません)。

焼入れをした鋼を顕微鏡で見ると、笹の形をしたマルテンサイトという結晶ができます。
力を加えると笹のとがった部分にその力が集中します。するとその部分から壊れやすくなります。なので、マルテンサイトは脆いのです。その代わり鋼でもっとも硬い状態です。

実際に使うときは焼ならしという工程を経て、笹のとがった部分を丸くします。そうすると、硬さがあまり落ちずに粘り強くなります。引っ張ってもすぐ千切れずにすこし伸びます(それでもいつかは千切れますが)。

この回答へのお礼

わかりました。ありがとうございます。

お礼日時：2006/05/14 23:59

No.1 回答者： eqw-102 回答日時： 2006/05/14 19:09

酸化アルミニウムの分子構造を破壊するのは困難です。

（ハンマーで叩いても無理）

これを破壊するには、加熱して還元。
酸素の無い空間で冷却せねばなりません。

鉄と炭素の化合物です。
炭素は、周囲の鉄と手をつなぎ、化合物になります。

炭素は、
ピンホールのように有るのではないです
ムラ無く、ほぼ均等に浸透しています。
（画面が、濃い、薄いと言う感じ）

この回答へのお礼

わかりました。ありがとうございます。

お礼日時：2006/05/14 23:59