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Thermal expansion behavior of iron carbide Fe$$_{3}$$C

炭化鉄Fe$$_{3}$$Cの熱膨張挙動

Harjo, S.  ; 塩田 佳徳*; 米村 雅雄*; 友田 陽*; 神山 崇*; 梅本 実*

Harjo, S.; Shiota, Yoshinori*; Yonemura, Masao*; Tomota, Yo*; Kamiyama, Takashi*; Umemoto, Minoru*

セメンタイト(Fe$$_{3}$$C)は鉄鋼材料の最も重要な相の一つであるとともに地球中心の内部コアの主な相である。一方、不安定な相であるセメンタイトの多結晶体を単体として作成することは現在まで困難であった。しかし、著者の一人は最近、メカニカルアロイング法と焼結法との組合せによりセメンタイトの多結晶単体を製造することを成功したため、構造と熱膨張挙動を加熱中のその場中性子回折実験で調べた。実験で用いた装置は飛行時間法(TOF)中性子粉末回折装置VEGAである。測定範囲は室温から673Kまでである。結果として、セメンタイトはPnma構造を持ち、その熱膨張挙動はキュリー点($it{Tc}$)に強く影響されることがわかった。$it{Tc}$(486K付近)以下では熱膨張率が非常に小さいが、$it{Tc}$以上では$$alpha$$Feと同程度であった。さらに、キュリー点直下では$it{b}$軸の熱膨張率は負の値を得た。

Iron Carbide Fe$$_{3}$$C (called "cementite") is an important phase for engineering steels. The amount and shape of cementite determine mechanical and thermal properties of the steels. Cementite is also suggested as the major phase in the inner core of the centre of the earth. However, since the cementite single-phase specimen was so difficult to prepare, its physical properties have not been examined well. Recently, the preparation of cementite bulky specimen has been performed by using plasma-sintering with mechanical milling. The lattice parameters of the prepared bulky pure cementite and Mn-alloyed cementite were measured at VEGA-KENS (Time-of-Flight neutron powder diffractometer) in a temperature range from room temperature to 673 K, to determine their thermal expansion coefficients. Results of the measurements will be presented.

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