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鋼 が鉄と炭素の合金であることがわかってもなお、鋼には多くの謎が残されていました。たとえば熱した鋼を水の中に投じて急冷すると、硬さが著しく向上しま す。これは刃物の鍛造において焼き入れと呼ばれる工程です。逆に刃物を熱してから室温で放置すると、なまって切れ味が悪くなってしまいます。これを焼きな ましといいます。炭素の含有量が変わるわけではないのに、なぜ鋼の性質にこうした変化が生まれるのでしょうか？

　19世紀になると、顕微鏡を用いた観察により、この謎が解かれました。同じ炭素含有量の鋼でも、ミクロの金属組織にさまざまな違いがあることが発見されたからです。

　 鉄と炭素がほどよく固溶した状態をオーステナイトといいます。炭素量がやや多いオーステナイト状態の鋼をゆっくりと冷やすと、セメンタイト（Fe3C）の 結晶が析出します。鋼の硬さはこのセメンタイトによって生まれます。タングステンカーバイド（WC）が切削工具材料に使われるように、金属炭化物はきわめ て硬い物質なのです。

　オーステナイト状態から急冷すると、炭素はセメンタイトの結晶をつくることができず、鉄の結晶の中に割り込んでしまいます。この状態をマルテンサイトといい、鉄の結晶格子が歪むために硬度が増すのです。これを利用したのが刃物の焼き入れです。

　 金属組織学は数多くの特殊鋼を生み出しました。錆びない鋼として開発されたステンレス鋼もその1つです。ステンレス鋼は約12％以上のクロムを含む特殊鋼 です。ステンレス鋼が錆びないのは、表面にクロムの酸化皮膜が形成されて、腐食を起こさない状態（不動態）をつくっているからです。つまり錆をもって錆を 制していることになります。
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