固体のミクロ構造とゆらぎ（第12回）最終回：鉄－炭素マルテンサイト,不定比組成酸化物におけるゆらぎ

摘要

鉄は古代から人類にとってなじみの深い金属であり，文明史を担う重要な存在である．高温から焼き入れすると著しい硬化を示す現象が知られるにつれて鉄の応用範囲は著しく拡大した．20世紀近くになって焼入れ硬化現象が研究の対象となり，そのミクロなメカニズムが次第に明らかになった．それを簡約して記せば次のようになる．鉄は1185K以上の温度で面心立方格子構造，この温度以下で体心立方格子構造をとり，前者の構造では炭素を9％まで固溶（侵入型固溶体）するが，後者の構造では固溶度はわずか0.1％である．面心立方の相を徐冷すれば体心立方の相と鉄炭化物（セメンタイト）に分解する．しかし急冷すると過剰の炭素を固溶したまま格子は変態する．体心立方格子構造においては炭素が存在できる格子間の隙間がきわめて狭く，格子に大きなひずみを与え，その結果立方格子は正方格子になる．この準安定の休心正方格子相を鉄－炭素マルテンサイトという．そこに内在するひずみは結晶転位の運動にとって大きな障害となり，硬度が大きくなるのである．