炭素量と熱膨張係数の関係の理由を知りませんか？

質問

鋼は通常炭素量が増えると熱膨張係数が下がり炭素量が減ると熱膨張係数が上がるとされています。この理由がよくわかりません。 自分の考えとしては炭素は侵入型の原子で鉄の原子間に侵入してその量が多ければ多いほど原子間の緊張のようなものが強くなり熱を与えたときの原子の動きを小さくさせているからでは？と考えています。
どうでしょうか？？皆さんの意見も参考にしたいです。よろしくお願いします。

回答No.2

noname#230359

タニシさんの見解が正しいと思います。

物質の融点と熱膨張係数の間には、逆相関関係があると言われており、鉄より融点の高い融点の高いセメンタイトなどの炭化物量が増えてくると、熱膨張係数が下がってくるのだと思います。

お礼

融点との逆相関関係ですか？
それは知りませんでした。
貴重な情報をありがとうございます。

回答No.1

noname#230359

鋼中の炭素は、ほとんどが炭化物です。炭化物の熱膨張は小さいので、鋼中の炭化物の割合が増えると鋼の熱膨張は小さくなります。
固溶体としての炭素量は、せいぜい0.02％くらいです。それ以下の話であれば、あなたの考えは正しいと思います。でも私も、そんな低濃度の炭素量で熱膨張を論じた文献例を知りません。

上記はフェライト（α）領域の話です。オーステナイト領域（例えば、ハッドフィールド鋼）においては、炭素の固溶限が広いので、炭素量で熱膨張がどう変化するかなど私も興味があります。ぜひ、調べて教えていただけませんか。ちなみに、オーステナイト鋼はフェライト鋼に比べて、それ自体の熱膨張が大きいことなども、知っておくことは実用上大切ですよ。

お礼

ありがとうございます。
炭素の低い熱膨張率が影響しているということですね。