).,-/10/))*+! 連続析出と不連続析出 共析変態 1s 連続析出（continuous precipitation）： 母相の溶質濃度が析出反応の進行とともに連続的に変 化する。 γ 1day 共析温度(727℃) 温度 /℃ 粗大パーライト セメンタイト(Fe3C) フェライト(α-Fe) 600 微細パーライト オーステナイト→パーライト変態 500 1 " !’ 1h 700 不連続析出（discontinuous precipitation）： 過飽和固溶体α から析出相βと母相αの２相が同時 に形成され、これらが集団として成長していく。 →ノジュール（nodule)、セル（cell） 粒界反応型析出 or セル状析出 →ラメラ（lamellar）組織 " 1min オーステナイト(安定) ! 10 102 時間 /s 103 104 105 共析鋼の等温変態に伴うパーライト変態 結晶粒界 連続析出 !’ セル（!+"） （!+"） （過飽和固溶体） !’ 10 µm 不連続析出 共析炭素鋼のパーライト組織 連続析出と不連続析出の析出過程 合金の時効析出 セル状析出と共析変態 共析変態 母相と結晶構造の異なる２つの 生成相が交互に層をなす。 α→α+β γ→ α + β α このような不連続析出現象を、 粒界反応型析出、または再結晶 粒の成長と似ているので再結晶 型析出とも呼ばれる。 γ αとβに方位関係 母相とは関係がない 温度 α A %B α 過冷γの共析変態がおこる領域 α α α 1 —— $T $T：過冷度 $%# $ ex) Al-4%Cu 合金 →ジュラルミンの基本組成 過飽和固溶体→GP(I) →GP(II) →θ →θ →θ ジュラルミン（duralumin）の発明者：Alfred Wilm 1906年 GPゾーンの発見者：Guinier （ドイツ）、Preston（英国） 1938年 ! Al-4%Cu 合金の時効析出 過飽和固溶体→GP(I) →GP(II) →(θ →) θ →θ &" 平衡状態図には現れないGPゾーン（ゾーンとは、 母相結晶格子上に溶質原子Cuが濃縮した集合体） がまず現れる。その後、準安定相（θ ,θ ）を経て、 最終安定相のθ相（Al3Cu）が生じる。これらの時 効析出に伴って、硬度が下記の様に変化する。 &"' ) (II GP (I) GP $%# $ ノジュール の成長方向 炭素の拡散 時効硬化（age hardening）： 時効に伴い材料の強度が増すことを時効硬化という。 " パーライトの形成と成長 ラメラ組織（lamellar structure）： ２つの相が薄い板状で交互になす層状の微細組織 ラメラ層間隔：# γ α γ セメン タイト B α β 過飽和固溶体の時効過程においては、安定相の析出 に先だって、平衡状態図にはない準安定相が生じる ことがある。 # &" γ-Fe→ α-Fe + Fe3C パーライト変態（pearlite transformation）は、 フェライト相(α)とセメンタイト相(Fe3C)が層を なす代表的な共析変態である。 母相オーステナイト の結晶粒界 T1 " ex) Fe-C合金の共析変態（パーライト変態） セル状析出と共析変態 γ ③ 比較的低温に保持する（時効：agingする）こと によって、時効析出物が母相中に生じる。 ( 根っこの母相 と方位関係 ② 室温まで急冷（quenching）し、過飽和固溶体 をする。 ))' ノジュール （α+β） α &" γ セル （α+β） ビッカース硬度 粒界から何枚もの析出プレート が協調的に成長し、セルを形成。 ( セル状析出（不連続析出） ① 材料をα単相領域に昇温して、均一な固溶体を つくる。 →溶体化(熱)処理（solution (heat) treatment） ! GP(I) GP(II) θ 120 4.5%Cu 過時効 （overaging) 4.0%Cu 80 40 3.0%Cu 2.0%Cu 0.1 1 10 時効時間 /day 100 Al‒Cu合金の時効熱処理に伴う硬さの変化（時効温度130℃） 鋼における拡散変態と析出 CCT線図 1538℃ Fe-Fe3C系 Fe-C系 1600 1495℃ L (δFe)→ 1400 L+γ A4 1394℃ 1227℃ 1200 γFe 1148℃ 4.3% 2.1% 1000 γ+Fe3C（または黒鉛） A2 Acm Fe3C→ A3 (738℃) 800 (αFe)→ A1 727℃ 0.77% 600 0.02% α+Fe3C（または黒鉛） 400 1 2 3 4 C量 (wt%) 5 6 温度 /℃ 7 α フェライト（ferrite） bcc 液相（liquid) fcc δ-鉄（デルタフェライト） bcc セメンタイト（cementite） M 1 10 102 103 フェライト+ オーステナイト 共析点 フェライト フェライト +パーライト 初析セメンタイト パーライト+ セメンタイト 亜共析鋼 過共析鋼 Cu:75%, Au:25% パーライト フェライト 亜共析鋼 置換型固溶体合金において、高温状態では不規則な原子配置をしてい るが、温度の低温化に伴って、異種原子間に引力の相互作用が働く （相互作用パラメータΩが負）の場合、規則化（ordering）が起こる。 パーライト セメンタイト Au Cu 過共析鋼 パーライト TTT線図（Time‒Temperature‒Transformation diagram） または、恒温変態線図（isothermal transformation diagram） 1min A1 Ps 微細パーライト 1 Ms 入り江(bay) Mf マルテンサイト 10 102 時間 /s 下部ベイナイト 104 105 共析炭素鋼のTTT線図（オーステナイト化温度885℃） (Cu, Au) fcc 400 200 00 ベイナイト、マルテンサイト については後述 103 600 Cu or Au Au Cu Cu 10 20 30 40 50 60 at%Au ←CuAu3 200 ：オーステナイト変態 ：パーライト変態 ：ベイナイト変態 ：マルテンサイト変態 ←CuAu Bs A1 P B M !s ：変態の開始時間 !f ：変態の終了時間 上部ベイナイト Bf 400 0 粗大パーライト Pf 鼻 (nose) 800 1day 共析温度(727℃) L 1000 ←Cu3Au 温度 /℃ 600 1h オーステナイト Cu3Au Cu-25%Au TTT線図 1s 105 規則ー不規則変態（order-disorder transformation） セメンタイト+ オーステナイト 炭素量(wt%C) 800 104 時間 /s 鋼における拡散変態と析出 オーステナイト 温度 / ℃ B 数原子距離程度の短範囲の拡散(short range diffusion)で拡散が進行 ◆ 同素変態 ex) δ-Fe(bcc) γ-Fe(fcc) α-Fe(bcc) 母相/新相の相界面 ◆ 規則ー不規則変態（規則変態） (Interface)における原 ex) α (disordered) →α(ordered) 子の拡散ジャンプのみ ◆ マッシブ変態 で相変態が進行するこ とができる。 ex) 2成分以上の合金系で、β→α 斜方晶 鉄ー炭素系状態図と微細組織 パーライト Bs Ms 長距離の原子拡散(long range diffusion)が必要 ◆ 析出 ex) α →α+β ◆ 共析変態 ex) γ→α+β ‒ オーステナイト（austenite） 初析フェライト Pf ：オーステナイト領域 ：フェライト生成領域 ：パーライト生成領域 ：ベイナイト生成領域 ：マルテンサイト生成領域 ショートレンジ拡散による相変態 結晶構造 Fe3C (θ) A F P B M A3 A1 Ni-Cr-Mo鋼 (Fe‒0.3C‒2.1Ni‒1.4Cr‒0.4Mo)の 連続冷却変態線図（オーステナイト化温度885℃） 相の名称 δ 1day F Ps P A 400 0 記号 γ 1h Fs 200 Fe‒C系状態図 L 1min 800 600 6.7% 0 1s 磁気変態点 (A2:Fe, A0:Fe3C) A0 213℃ 200 CCT線図 = 連続冷却変態線図 （Continuous Cooling Transformation diagram） 60 Cu‒Au 二元系状態図 80 90 100 Au
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