カッパカーバイド

κ-炭化物は炭化物構造の特別なクラスです。これらはマンガンとアルミニウムを含む鋼に存在し、分子式は(Fe,Mn)で表されます。
₃AlC . ^[1]

プロパティ

構造

κ-炭化物は、空間群Pm 3 m (Nr. 221)のペロブスカイト構造型で結晶化します。 ^[2]この構造は、κ-炭化物析出物を含む鋼合金だけでなく、分子式 Mn _3.1 Al _0.9 C で格子定数a=3.87Åのマンガン-κ-炭化物の単結晶のXRD測定によっても解明されました。^{[3]原子の多様な配置が可能な}鋼合金では、鉄やマンガンなどの短距離秩序が合金の微視的特性にかなりの影響を及ぼすことが観察されています。^{[4]これは、}鋼における水素トラップとしての役割にとって特に重要です。^[5]

構成

鋼合金の組成を一目で知るには、EDX技術で表面を分析する必要があります。^[3]

鋼の合金元素の含有量に応じて、異なるタイプのκ炭化物が形成される可能性があります。κ炭化物はフェライト系（α-Fe）鋼とオーステナイト系（γ-Fe）鋼の両方に存在します。^[1]一般的な合金元素は鉄、マンガン、アルミニウム、炭素、シリコンです。^[2]^[6]

磁気

多結晶Mn3.1Al0.9CのSQUID測定により、このκ炭化物はキュリー温度295±13K、残留磁気モーメント3.22μB、保磁力1.9mTの軟強磁性挙動を示すことが明らかになった。[3] DFTシミュレーションによりこれら_の発見が確認され、_他の^κ炭化物も同様に挙動することが示された。[ ₇^]

発生

κ-炭化物は、通常、高性能鋼の析出物として見られます。 ^[8]一般的な例としては、TRIPLEX鋼があります。これは、Fe _x Mn _y Al _z Cという一般的な組成を持ち、18～28％のマンガン、9～12％のアルミニウム、0.7～1.2％の炭素（質量％）を含みます。^[9]これは、オーステナイト系γ- Fe（Mn、Al、C）固溶体、ナノサイズのκ-炭化物（Fe、Mn）からなる高強度、低密度の鋼です。
₃アルコール
_1-xおよびα– Fe(Al,Mn)フェライトである。^[9]他の同様の鋼は、高い延性で知られている。^[4] κ炭化物は通常、スピノーダル分解によって炭素が濃縮された領域から形成され、これらの鋼の特性を決定する重要な要因である。^[10]低密度は、例えば熱間圧延後処理後に得られる。^{[1]冷却すると、}オーステナイトとフェライトの異なるドメインが形成され、κ炭化物がこれらのドメインの境界に形成される。^{[11 ] 冷却プロセスを継続すると、}オーステナイトからフェライトへの相転移が起こり、κ炭化物は共析変態の結果として析出物の形で放出される。^[11]

κ-炭化物は、水素脆化に対抗する水素トラップとして機能するため、鋼に対して追加の強化効果を持つ可能性があります^[5]。^[3]Ab initio DFTシミュレーションでは、κ-炭化物析出物内の炭素と同じサイト、または最初は空だった格子間格子サイトを水素が占有できることが示されています。これにより、 Mn含有量が増加すると、引力のある短距離相互作用によってHトラッピングが強化されることがわかりました。前述のκ-炭化物中のFeとMnの短距離秩序は、この効果の強さに大きな影響を与えます。 ^{[5]この動作は、通常は}金属と水素の接触を最小限に抑えるだけで防止できる水素脆化に対処するための追加の方法として使用できます。^[4]

参照

参考文献

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外部リンク

鋼中のκ炭化物（ケンブリッジ大学相転移および複合特性研究グループ）

[structure-FeMnAlC-1] ソザンスカ＝イェンドラシク、リウィア;マズルキェヴィチ、ヤヌシュ。マトゥス、クシシュトフ。ボレク、ヴォイチェフ（2020年2月6日）。「Gleeble シミュレーションと熱間圧延後の Fe-Mn-Al-C 鋼の構造」。材料。13 (3): 739。ビブコード:2020Mate...13..739S。土井：10.3390/ma13030739。PMC 7041428。PMID 32041206。

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