オーステナイト

鉄鋼の熱処理では、焼ならし、焼入れ、場合焼入れなどの熱処理を行うために、構成部品をオーステナイト領域（別名：オーステナイト相場）に加熱することがよくあります。 しかし、オーステナイトとは何か、どのように形成されるのか、また、実行する処理に最も適した温度範囲はどの程度なのか。

オーステナイトとは

1901年、金属組織学の初期のフランス人パイオニアであるフロリス・オズマンドは、金属とその合金の物理特性の研究で知られる冶金学者、ウィリアム・チャンドラー・ロバート＝オーステン卿の名を取って、鋼の高温結晶構造に名前を付けることを提案しました。

オーステナイト（別名：γ鉄、g-Fe）は、鉄の金属・非磁性同素体（温度によって2つ以上の結晶形態で存在できる物質）である。 オーステナイトとは、鉄と様々な合金元素（炭素など）が結合した固溶体であることが多い。 鉄鋼加工の科学は、鉄-炭化鉄相図（図1）におけるオーステナイト相の理解に基づいていると言えます。

Krauseが観察するように、「冷却時にオーステナイトが他の相に制御されることが、鋼の熱処理によって達成される非常に多様なミクロ組織と特性の原因である」

Austenic Grain Growth

ミクロ組織（図2）におけるオーステナイト生成は広範に研究されています。 普通炭素鋼では、パーライトや高度にスフェロイド化した組織からオーステナイトが非常に短い時間（4～25秒、60秒後）で形成されるが、合金鋼ではその時間が100倍以上になることもある（Fig.

オーステナイト粒度と機械的性質

オーステナイト粒度は冷却時に生成する変態生成物に影響を与え、焼入れ性やミクロ組織に関する特性に影響を与えるので重要である。 常温で存在するオーステナイトが親オーステナイトに影響を与えないことから、オーステナイト粒径は一般に先行オーステナイト粒径と呼ばれる。 先行オーステナイト粒径は靭性などの特性に大きく影響し、粒径が大きくなると靭性は低下する。

ある種の合金元素（Nb、V、Ti）の微量添加（0.1％程度）は炭化物、炭窒化物、窒化物を生じ、粒径制御と強化に影響を与え、微細合金鋼の基礎となる。

Austenitizing Temperature – A Practical Approach

現実的には、粒成長を制限し、クリープや不要な表面効果（例えば…）の影響を最小化するために、最も短い時間、最も低いオーステンサイト温度で操業したいものです。

オーステナイト化温度の選択は炭素と合金の含有量に依存し、低炭素鋼は高炭素鋼より高い温度を必要とします。 合金含有量は、オーステナイト場の境界に影響を与えることによっても役割を果たします（「オーステナイト相場に及ぼす合金元素の影響」参照）。

さらに、合金炭化物は炭素よりも拡散率が低いため、溶解および分散するのに高い温度を必要とすることがよくあります。 さらに、オーステナイト化温度までの加熱速度を変化させると、存在する様々な合金成分の変態・溶解速度に影響を与える（図4）。

鉄-炭素平衡図は、鉄と鋼のオーステナイト相場の概要を示したものである。 炭素量が増加すると、共晶組成に達するまでA3温度（オーステナイト相の下限）は低下する。0.40%の炭素鋼では、オーステナイト相は915℃（1500˚F）から始まる。 一方、純鉄のオーステナイト相は912℃（1674℃）から始まり、1394℃（2541℃）で終わります。

熱間加工

最後に、鋼の加工性（例えば, 圧延、鍛造）の加工性は、そのオーステナイト状態で強化され、変形、回復、再結晶、粒成長によって熱間加工に反応します。

Conclusion

オーステナイトは鋼の熱処理においてユニークな役割を担っており、このテーマではここで紹介した以上の深い理解が必要である。 リストアップされた文献はオーステナイトに関する優れた情報を豊富に含んでおり、読者はこのトピックをより深く研究することが奨励されます。