01 鉄ー炭素　平衡状態図

鋼は、鉄と炭素の合金です。上記のように、炭素量と各温度での平衡状態図として表したのが、鉄ー炭素系平衡状態図です。ただしこの時の炭素はセメンタイトとしたときの平衡状態図で、実用鋼が対象の場合のものです。

図中のABCDは液相線です。この温度以上は液体になることがわかります。

その他の実線は変態線で、A₁線、A₃線、A_cm線などがあります。変態線において、徐々に冷却していった場合の反応は下記のとおりです。

１）A₁線(実線PSK)：オーステナイトからフェライト＋セメンタイト(Fe₃C)への変態が開始する温度で、炭素量には関係なく平衡状態では727℃で一定です。

２）A₃線(実線GS)：オーステナイトからフェライトへの変態が始まる温度です。炭素量が多いほど低くなり、0.765%のときにA₁線と一致します。この変態線は亜共析鋼のみに存在し、亜共析鋼の完全焼なまし、焼ならし、焼入温度を決める基準になります。

３）A₄線(実線HN)：δフェライトからオーステナイトへの変態が始まる温度。N 点は1392℃なので、鉄鋼の熱処理には無関係の変態線です。

４）A_cm線(実線SE)：過共析鋼のみに存在する変態で、オーステナイトからセメンタイト(Fe₃C)が析出し始める温度です。このA_cm変態点を通過した際に析出したFe₃Cは、初析Fe₃Cと呼ばれています。

５）その他の変態点：組織変化は生じないが、770℃に純鉄の磁気変態、210℃にセメンタイトの磁気変態があり、この温度で常磁性体から強磁性体に変化します。