フェライトと保持オーステナイトの比較：明確な識別方法

1.序文

鋼の類似組織の識別に関する一連の記事の一部として、「フェライト」と「残留オーステナイト」の識別について紹介したい。

2.フェライトと保持オーステナイトの識別

フェライトと保持オーステナイトは腐食していないため、顕微鏡で観察するとどちらも白く見える。しかし、適切に観察しなければ、両者は容易に混同される。

幸いなことに、ある方法をマスターすれば、この2つの構造を見分けるのは比較的簡単だ。一般的な方法は以下の2つだ：

1.組織形態との区別

フェライトとリテイン オーステナイト は、焼入れを経た低共析鋼の組織中にしばしば共存する。このような焼入れ部 分には、通常3種類のフェライト相が存在する。 共析フェライトおよび網状または半網状のプロイテクトイド・フェライトである。これらのフェライトはいずれも白色で明るい。

多角形フェライトとマッシブフェライトは境界が明確で、多くの場合、フェライトの針と針の間の空白部分に見られる。 マルテンサイト.よく見ると、白色相とマルテンサイト相は同一平面上にあることがわかる。

網状または半網状フェライトは、元のオーステナイト粒界に沿って微細に分布している。

一方、保持オーステナイトは境界が明確でなく、その形状はマルテンサイトの針状分布の形状によって変化する。通常は単独では存在せず、焼入れ後に針状マルテンサイトと有機的に結合する。そのため、色はフェライトよりやや濃く、針状マルテンサイトの現象がかすかに見えることが多い。

2.2. 熱処理工程

次亜共析鋼の焼入れ熱保存時間が不十分であったり、温度が低すぎたりすると、得られる組織に白色多角形の未溶解フェライトが現れる。

図1 白い多角形の未溶解フェライト

図1に示すように、45℃の熱処理を施した鋼のミクロ組織には、次のような特徴がある。 水冷 760 ℃で25分間加熱すると、白色多角形の未溶解フェライト、黒色中炭素焼入れマルテンサイト、淡灰色マルテンサイト、残留オーステナイトマトリックスからなる。

炉内にワークが多数あり、タッピング時間が過大になると、ワークの冷却速度は、炉内の冷却速度よりも大きくなります。 アニール の炉で使用されるが、正規化空冷速度より小さい。あるいは、タッピング後、ワークピースを大気中に長時間放置すると、得られる組織は巨大なプロイテクトイドフェライトを含むようになる。

図2 白色マッシブ・プロイテクトイド・フェライト

図2に示すように、840℃で25分間加熱した後、水冷し、600℃で60分間焼戻しすると、45鋼の組織が得られた。白い塊状組織は共析フェライトであり、残りの組織は焼戻しソルバイトである。

この結果は、試験中に加熱炉内に複数のワークが存在し、必要な急冷中も炉のドアが閉まっていなかったことによる。その代わり、最初の試料が急冷された後、最後の試料が急冷されるまで、炉の扉は開いたままであった。

その結果、焼入れの後期には、焼入れされた試料の約半分が巨大なプロイテクトイドフェライトを示した。この量は、焼入れ時間が長くなるにつれて少ないものから多くなり、最後の焼入れ試料では40%（体積分率）にも達した。

炉扉が開放されているため、炉内のワーク温度がAC3以下の場合、ワークの冷却速度は冷却速度（相当する アニール)であったが、空冷(ノーマライジングに相当)よりも低かった。その結果、巨大なプロイテクトイドフェライトが析出した。

焼入れ冷却速度が十分でない場合、鋼中のプロユーテクトイドフェライトは、一般的にネットワークまたはセミネットワークの形で元のオーステナイト粒界に沿って分布していた。

図3 白色網状プロイテクトイド・フェライト

図3に示すように、900℃で25分間加熱した後の45鋼のミクロ組織と、900℃で25分間加熱した後の45鋼のミクロ組織を比較した。 油焼き入れ 白色の微細な網目状のプレ共析フェライト、黒色の急冷トルースタイト、羽毛状の上部ベイナイト、淡灰色のマルテンサイト、残留オーステナイト母相からなる。

マルテンサイトと同一平面上にない残留オーステナイトは、焼入れ熱が著しく過熱された場合にのみ、焼入れ組織中に現れる。通常の焼入れでは、残留オーステナイトは顕著には存在しない。

図4 白色保持オーステナイト

図4に示すように、900℃で25分間加熱後、水冷した45鋼の組織は、黒色焼入れ中炭素マルテンサイトと白色残留オーステナイトからなる。

残留オーステナイトの形状は、マルテンサイトと交差する角度によって変化する。

3.結論

この記事では、フェライトと保持オーステナイトの識別方法を紹介する。この情報がお役に立てば幸いです。

また、鉄と炭素の相ダイアグラムを十分に理解し、記事で取り上げた観点と組み合わせることで、同定作業がはるかに容易になることにも留意すべきである。