(370-0301)Fe-C 二元系セメンタイト相の非化学量論性と熱力学的性質

摘要

Fe-C 二元系にはFe-黒鉛系相境界とFe-セメンタイト(θ相)系相境界が描かれており，それぞれ安定系と準安定系を表す，二元系状態図で唯一の複平衡状態図である．よく知られているように，θ相は固溶幅をもたない化学量論化合物で，黒鉛に比べて熱力学的安定性が低いことから，準安定系とみなされてきた．しかしθ相の結晶構造には，正規の格子位置以外にもC 原子が配置できる大きな空隙があり，本来のC サイトとの間で原子の位置交換が起これば，エントロピーの効果により高温で熱力学的に安定化する可能性があることが指摘されている[1]．さらにこれらの原子サイトに過剰のC 原子が固溶すれば，θ相はこれまで認識されてきたような単一の組成比を有する化合物ではなく，非化学量論化合物として存在し得る．そこで本研究では，θ相におけるこのような空隙へC 原子が配置した場合の自由エネルギーを評価した．さらに酸抽出分離による実験も実施し，θ相の組成の同定を行った．