マルテンサイト

Martensite

マルテンサイトは、鉄の体心正方晶の中に、若干の炭素が溶け込んだもので、鉄の体心正方晶は、鉄の体心正方晶と呼ばれる。 マルテンサイトは、焼入れの際に、オーステナイトの面心立方格子が、セメンタイトやフェライトに含まれる炭素原子を失うことなく、体心正方格子に歪んで形成されます。 その代わり、炭素は鉄の結晶構造中に保持され、立方晶でなくなるようにわずかに引き伸ばされる。 マルテンサイトは、多かれ少なかれ、炭素が過飽和になったフェライトである。 顕微鏡写真の粒径を焼戻しマルテンサイトと比較してみてください。

体心正方晶ユニットセル	マルテンサイト構造の顕微鏡写真

Martensitic Transformation.Photograph(写真右)マルテンサイトの構造。 オーステナイトとマルテンサイトの違いは、ある意味で非常に小さいものです。オーステナイトの単位格子は完全な立方体ですが、マルテンサイトへの変態では、この立方体が歪み、1つの次元が以前よりわずかに長く、他の2つの次元が短くなるのです。 この2つの構造の数学的な記述は、対称性の理由からかなり異なっていますが、化学結合は非常によく似ています。 セラミックスを思わせる結合を持つセメンタイトとは異なり、マルテンサイトの硬さを化学的に説明するのは難しい。 その理由は、結晶の寸法が微妙に変化することと、マルテンサイト変態のスピードにある。 オーステナイトは、焼入れの際に音速程度でマルテンサイトに変化する。音速は、炭素原子が結晶格子の中で溶けて出てくるには速すぎる。 その結果、単位格子に歪みが生じ、数百万個の単位格子からなる各結晶に無数の格子転位が発生する。 この転位のおかげで、結晶構造はせん断応力に対して非常に強くなっている。つまり、簡単に言えば、簡単にへこんだり傷ついたりすることがない、ということだ。 トランプの山（転位がなく、原子の層が完全）とレンガの壁（モルタルがなくても）の剪断の違いを思い浮かべてみてください。

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