鉄鉱石から製鋼用鉄ができるまでには

質問

こんばんわ。どなたか教えていただきたいのです。

１．鉄鉱石から製鋼用鉄ができるまでの過程
２．γ固溶体とはどういうものか？
３．炭素含有量0.8％のγ固溶体をゆっくり冷却するとどういう組織になるか？

この３つについてレポートが出されてしまって非常に困っております。
検索とか色々してみたのですが、うまくいきませんでした。
なのでどなたか教えていただけないでしょうか？よろしくお願いします。

回答No.1

ume_pyon · ベストアンサー

すこし遅くなったのですが，どなたも回答されていないようなので，私が知っている範囲でお答えします．
ただ，以下の回答は，owen-20さんが，化学の基礎知識（高校化学くらい）を知っているものと
仮定して述べたものですので，よくわからない用語がありましたら，高校の教科書に
載っていると思うので，そちらを参照ください．

１．鉄の精錬過程について
概略は，高校の化学１Ｂの教科書に載っていると思うので，そちらを参照してください．
ということで，ここでは，関連する反応式だけを列挙しておきます．
どうしてこうなるかは，ご自身で考えてみてください．

＜材料＞鉄鉱石（Fe2O3），石灰岩（CaCO3），コークス（C）

　　　CO2 + C --> 2CO
　　　Fe2O3 + 3CO --> 2Fe + 3CO2
or
　　　Fe2O3 + C --> 2Fe + 3CO

とまあ，要するにコークス，一酸化炭素による還元反応がベースになっているわけです．

２．γ固溶体について
鉄には，α(～770℃)，β(～910℃)，γ(～1390℃)，δ(1390℃～)の４種類の同素体があります．
γ体とその他のものの決定的な違いは，立体構造にあります．
α，β，δは体心立方格子で，γは面心立方格子です．

したがって，面心立方格子の隙間率は74％，体心立方格子は68％なので，γ鉄は隙間が多いと言えます．
そうすると，γ鉄の隙間には，コークスＣが多く入り込むという特徴を持っています．
Ｃがより多く入り込むことで，鉄は硬くなります．
ちなみに，α鉄には炭素が0.02％までしか入れませんが，γ鉄は最大2％まで入れるそうです．

３．炭素含有量0.8％のγ固溶体をゆっくり冷却するとどういう組織になるか？
これをゆっくり冷やすと，大きく分けて二種類の反応が考えられます．

(1)γ→β→αというように，温度降下に伴って，鉄の一部が同素体変化して，
α鉄と若干の炭素の固溶体が析出します．これをフェライト（初析フェライト）といいます．

(2)残った炭素とγ鉄が，Fe3Cというとても硬い炭化物を形成します．これをセメンタイトといいます．

このような，(1)と(2)が交互に起こることで，得られる鉄は，フェライトとセメンタイトが層状に
重なったものになります．これがパーライトとよばれる組織です．

お礼

ume_pyonさん、大変詳しいお答えありがとうございました～。
おかげ様で凄く助かりました。
本当にありがとうございました～、感謝です！