製鋼

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工具鋼

工具鋼からは多くの種類の工具や、さまざまな製造作業に使用する機械類の切断部品や、研削部品がつくられている。工具鋼にはタングステン、モリブデンなどの元素がふくまれ、高い強度と硬度、耐久性がある。工作機械では加工しにくいので、放電加工などの方法で成形する。

VII

鋼の熱処理

前1000年ごろの古代ギリシャ人は、すでに、熱処理によって鉄製の武器を焼入れするという、当時としての先端技術をもっていた。

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鋼の組織

純粋な鉄には、a鉄、g鉄、δ鉄の3種類の同素体がある。a鉄は常温で安定で、ほとんど炭素をとかさない。g鉄は900～1392°Cで安定で、最大2.1%まで炭素をとかすことができる。1392°Cをこえる温度ではδ鉄となる。

各温度での鋼や合金鋼の物理的特性は、おもに炭素含有量と炭素の分散によってきまる。鉱物と同じように金属でも、構成している元素と結晶の構造によって分類され、顕微鏡などで観察される構造を金属の組織という。→ 金属組織学

熱処理する前の鋼のほとんどは、フェライト、パーライト、セメンタイトという3つの組織の混合物である。これらは、鉄と炭素との合金だが、それぞれ性質がちがい、安定して存在できる温度もことなる。

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A

フェライト

フェライトは、a鉄の組織で、ごく微量の炭素しかとかさず、クロム、モリブデン、タングステンなどの元素は、多量にとかす。炭素鋼の中では、ほとんど純鉄に近い状態で存在し、やわらかくて延性がある。

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B

セメンタイト

セメンタイトは高温の鋼の中で生成し、化学式Fe₃Cでしめされ、炭素を6.7%ふくむ。210°C以下では強磁性(→ 強磁性体)をしめす、灰白色の組織である。延性にとぼしくかたくガラスのようにもろい。熱していくと炭素と鉄とが分離していく。