定義
| オーステナイトとは、鉄–炭素合金（鋼）の結晶構造の一つで、鉄に炭素やニッケルなどの元素が溶け込んだものです。鋼を熱すると鉄の中の炭素をたくさん吸い込むため、軟らかく粘りがある状態となります。 |
一般的な用途・事例
オーステナイトは高温で安定し、炭素を多く含むことができる性質を持つため、鋼の性質を活かしたさまざまな用途があります。
| 1. ステンレス鋼（オーステナイト系） キッチン用品（鍋・包丁）、医療器具、建築内装、化学プラント設備などで使用。 2. 工具や金型の熱処理 刃物や金型を加熱して硬化処理する前段階。オーステナイト状態にすることで炭素を均一に溶かし、その後の急冷で硬いマルテンサイトを作れる。 3. 高強度鋼・耐熱鋼 ボイラー、ガスタービン、車両部品で使用。オーステナイト構造は高温でも強度を保ちやすく、耐熱性や靭性を確保できる。 4. 溶接工程 ステンレス鋼や合金鋼の溶接部。溶接後にオーステナイトができることで、ひび割れを防ぎやすくなる。 |
オーステナイトの仕組みを技術的に説明すると、結晶構造と炭素の溶解性がポイントです。
| 1.結晶構造が面心立方格子（FCC）である 鉄は温度によって結晶の形（相）が変わる 常温〜約900℃：α-鉄（フェライト） → 体心立方（BCC） 約900〜1,400℃：γ-鉄（オーステナイト） → 面心立方（FCC） 面心立方（FCC）の特徴 ・原子が立方体の角と面の中心に配置される ・空間が広いため、炭素などの小さい原子を多く溶かせる 2.炭素の溶解 フェライト（BCC）では炭素の溶解量は0.02％程度 オーステナイト（FCC）では最大2％程度まで炭素を溶かせる 3.温度依存性 オーステナイトは常温では不安定（炭素が多い場合） 急冷するとマルテンサイトに変化して硬化する ⇒この性質を利用して、鋼を硬くしたり、靭性を調整できる |
鋼の代表的な3つの鉄の相（フェライト・オーステナイト・マルテンサイト）は、結晶構造・炭素の溶け方・硬さが違います。
| 相 | 結晶構造 | 炭素の溶解量 | 硬さ・性質 | 主な用途や特徴 |
| フェライト（α-鉄） | 体心立方（BCC） | 最大0.02％ | 柔らかく加工しやすい | 常温で安定。軟鋼や構造用鋼 |
| オーステナイト（γ-鉄） | 面心立方（FCC） | 最大2％ | 柔らかく靭性あり、熱処理前の状態 | 高温で安定。ステンレス鋼、熱処理前の鋼 |
| マルテンサイト | 体心立方の歪んだ構造（BCT） | 不均一（炭素閉じ込め） | 非常に硬く脆い | 刃物、工具鋼、硬化鋼 |
| 1.高温で安定：加熱しても形状が崩れにくく、熱処理しやすい 2.炭素を多く溶かせる：最大約2%まで炭素を溶かせるため、後の急冷でマルテンサイトを作れる 3.靭性が高い：柔らかく曲げや加工に強いので、成形しやすい 4.合金元素で常温安定化が可能：ニッケルやクロムを加えると、オーステナイトが常温でも安定する |
| 1.常温では不安定：高温専用の鉄の形で、普通に冷えると別の鉄の形に変わってしまう 2.硬さが低い：加工性は良いが、耐摩耗性や耐切削性は低い 3.コストが高い：ニッケルやクロムで高合金化すると材料費が上がる 4.磁性が弱い：磁力で固定したい用途には向かない |
