「非鉄鋼」は存在しますか？

主に鉄、炭素、その他の金属を含む多くの鋼合金があります。一般的に言えば、ある種の鋼であるかのように考えることができます。

私の質問です：「非鉄鋼」は存在しますか？鉄に加えて鋼に変えるのと同じように、少量の炭素を含む純粋な非鉄金属を考えています。または別の言い方をすると、鉄のほかに、鋼のような合金を形成するために炭素がドープされた他の金属はありますか？

一般的に、炭素の添加はこれらの金属の特性にどのように影響しますか？

鉄と炭素には相互作用があり、ほとんどのエンジニアリング合金とは異なります。これは、C原子とFe原子の相対的なサイズとそれらの化学的性質の両方に関係しています。

炭素原子は、自分自身を鉄の結晶格子に挿入するのにちょうどいいサイズです。これにより、純粋な鉄よりもいくらか硬く強い格子に十分なひずみが与えられます。しかし、本当に重要な部分は、炭素の存在が鋼の熱処理を可能にすることです。ここでは、結晶構造が変化する臨界温度を超えて加熱され、急速に冷却された場合、炭素含有量は室温で「通常の」構造に戻るのを防ぎ、代わりに非常にストレスを受けているが化学的には多相構造を形成します。安定しているため、非常に硬く、引張強度が高い。これは、制御された再加熱によってさらに変更して、この変形を部分的に逆転させ、強度と硬度を制御可能な材料を生成することができます。

上記は簡単な概要であり、鉄-炭素系はさまざまな結晶構造とさまざまな微細構造の組み合わせを持ついくつかの異なる状態で存在できるため、鋼の詳細な動作に関する本はすべてあることに注意してください。

このタイプの熱処理は鋼にかなり独特であり、確かにほとんどの合金の挙動とは非常に異なり、鉄と炭素の間の特定の相互作用の結果であり、鉄は体心と面心の両方として存在できるという事実に依存します立方晶。

また、通常は1.2％未満などの非常に低濃度の炭素によっても達成されます。実際、質量で約0.7％の炭素しか鉄に溶解せず、余剰分は炭化物を形成したり、グラファイトとして析出する傾向があります（鋳鉄のように）。

さまざまな金属炭化物（炭化タングステンなど）が使用されていますが、これらは実際には固溶体合金ではなくセラミックです。

析出硬化され、炭素の代わりに窒素を含む、少なくとも1種類のステンレス鋼（H1）もあります。これは炭素鋼とは異なる硬化メカニズムです。炭素を除去する目的は、特に塩水中での耐食性を向上させることです。私はこれまでナイフでブレードスチールに遭遇したことがありません。低炭素ステンレス鋼もありますが、これらは熱処理によって硬化することができず、溶接性を改善するように設計されています。

鋼は鉄と炭素の合金として定義されます。非鉄鋼のようなものはありません。他の金属を炭素と合金化すると、鋼以外の何かになります。鉄のない鋼を探すのは、銅のない真鍮や青銅を探すようなものです。銅以外のものを亜鉛、スズ、アルミニウムと合金化することはできますが、真鍮や青銅ではありません。

炭素を含む他の合金に関する限り、このWikipediaの記事にはさまざまな種類の合金の良いリストがあり（ご覧のとおり、多くの合金があります）、それを検索すると、存在しないことがわかります。鉄以外にも炭素で合金化された他のものの多く。これがなぜなのか、私には良い答えがありません。

概要：Fe-Cシステム、したがって鋼は、高溶解度相から低溶解度相への共析変態により、非常にユニークであり、非常に簡単に調整できるさまざまな微細構造と特性を可能にします。他の第1列の遷移金属は、炭素と合金化すると、挙動が異なり、利用しにくくなります。

Fe-Cは、相図に共析変態を有する唯一の第1列の遷移金属-炭素系です。共析変態は、冷却時にオーステナイトをフェライトとセメンタイトに変化させます。オーステナイトは炭素溶解度が高く、フェライトは炭素溶解度が低い。第一列の遷移金属は、鋼に似た化学的挙動を示し、同様のコスト、密度、およびその他の「明白な」特性を持っている傾向があります（スカンジウムを除いて、非常に希少で高価です）。 、70以上のすべての金属を調べることは、この回答にとってかなりの作業量です。

共析変換の性質により、多くの微細構造、したがって高度な調整可能な特性が可能になります。オーステナイト化され、さまざまな速度で冷却される共析鋼を考えます。

• ゆっくりと冷却すると、適度に延性があり、適度に強いパーライトの微細構造が形成されます。パーライトは、炭素がフェライトに変態する間にオーステナイトを離れ、フェライトとセメンタイトの交互のラメラを形成するため、協力的な成長と成長の過程から生じます。
• 適度に急速に冷却してから一定時間等温に保つと、はるかに硬いベイナイト微細構造が形成されます。ベイナイト形成の反応速度論はよく理解されていませんが、微細構造は組織化されていないセメンタイトとフェライトの配置であり、オーステナイトがフェライトに変化するときに溶液から炭素が放出されるために生じます。
• 極端に急冷すると、非常に強くて硬いマルテンサイト組織が形成されます。マルテンサイトの形成は、炭素がオーステナイトに閉じ込められてBCC構造に変化する無拡散プロセスであり、格子をさらに歪ませることが困難な歪んだBCT構造に歪ませ、そのためその高強度になります。炭素の量を変更し、熱処理スケジュールを工夫することにより、さまざまな微細構造の組み合わせを利用できます。

適切な合金化と熱処理により、オーステナイト、フェライト、パーライト、ベイナイト、マルテンサイトをすべて同じ材料に保持した鋼を作成できます。このような複雑な微細構造は、他の第1列の遷移金属-炭素系では不可能です。

幅広い熱処理性と幅広い微細構造と特性のすべては、完全に高溶解度相から低溶解度相への共析変態の存在によるものです。共析変態自体は、オーステナイト（FCC）からフェライト（BCC）への相変化と、それに伴う炭素溶解度の大幅な低下が原因です。あなたの質問への答えは事実上「いいえ」で、処理中に鋼のように振る舞う他の合金（私が知っている）はありません。別の質問への答えは、炭素は他の第1列の遷移金属に対して有用性が低く、悪用される可能性が低いということです。

以下は、比較のためのFe-C、Ni-C、Mn-Cの状態図です。Fe-C相図は0.2 a / a Cで停止するが、他は1.0 a / a Cに移動することに注意してください。Ni-Cには共析がなく、共晶変態しかないため、析出硬化しかできません。他の微細構造の形成は、固化中に発生する必要があります。Mn-C相図には共析がありますが、これは高溶解度相から別の高溶解度相に移行します。これは、低温相に非常に大量の炭素が存在することを意味します（約10％a / a Cと比較）鋼中のCが1％未満の場合）、極端に脆くなる可能性があります。

コメントを参照してください。開始点に基づく：

Super 13cr is defined as a low-carbon stainless steel. The chemical composition specified from suppliers such as Sumitomo specifies Fe min 0%- Max 0%, C is to be below 0,03.
    Commonly used in oil and gass applications to resist sour environments and some H2S. But it's expensive as... 4 chickens, in solid gold.

http://www.howcogroup.com/materials/mechanical-tubing-octg/grade-super-13-cr-13-5-2-tube.html