01 平衡状態図と金属組織

この平衡状態図において炭素量が0.6%より少ないものは機械構造用炭素鋼、0.6%より多いものは炭素工具鋼です。また、炭素量が0.765%点を共析点といい、この炭素量の炭素鋼は共析鋼、この点よりも炭素量が少ないものは亜共析鋼、多いものは過共析鋼といいます。

02 亜共析鋼の金属組織

A₃線よりも高温での金属組織はオーステナイトです。冷却する時にA₃線を通過する時に、フェライトが析出します。これは初析フェライトと呼ばれています。さらにA₁線を通過する際にはオーステナイトからフェライトとセメンタイト(Fe₃C)が同時に析出します。このように、１つの相から同時に２つの相に変態することを共析変態といい、この共析変態によって得られる金属組織はパーライト(フェライトとFe₃Cが層状に並んでいる)と呼ばれています。

上記に炭素量の異なる各種炭素鋼の顕微鏡組織を示します。A₁変態点以下の平衡状態ではパーライトと初析フェライトとの混合組織を呈しています。しかも、炭素量が多いほどパーライト量が増加し、共析点である炭素量0.8%では、すべてパーライトになることがわかります。

03 過共析鋼の金属組織

過共析鋼の特徴はA_cm線の存在で、この温度ではオーステナイトからセメンタイト(Fe₃C)が析出します。これは初析セメンタイト(初析Fe₃C)と呼ばれています。A₁線に近いほど、セメンタイト量は増加します。A₁線では、パーライト変態しますから、常温での金属組織はパーライトと初析Fe₃Cの混合組織を呈します。