●マルテンサイト

鋼を高温から比較的速い速度で冷却したとき，拡散を伴わずに生じる組織。鋼の焼入れの効果はこの組織の出現量で判断される。その硬さは主として炭素量によって決り，金属元素の量，種類にはあまり関係しない。炭素量が約 0.2%以上のマルテンサイトの結晶は体心正方格子であるが，それが急冷により炭素原子が動く間のないうちに面心立方格子のオーステナイトから体心格子に「ずれ」 (格子変態) を生じる結果と考えられている。体心格子は面心立方格子より原子密度が小さく，したがって変態の際は膨張するので，そのためのひずみを緩和するために，マルテンサイト中には転位や双晶が多く導入される。炭素量が少く M_s 点が室温以上の場合には，主として転位からなるマルテンサイトとなる。オーステナイトのマルテンサイト化には一定以上の冷却速度が必要なので，それをマルテン化の臨界冷却速度といい，CCT曲線図から求められる。ニッケル，クロム，マンガンなどは臨界速度を小さくするので，その合金鋼は冷却が遅くても焼きが入り，焼割れの危険が少い。マルテン化温度は一般に Ar″と記し，その開始終了の温度範囲の上限を M_s ，下界を M_f と記す。鋼種によっては温度変化でなく加工変形でマルテン化するものがあり，その上限温度を M_d と記す。たとえば 18-8ステンレス鋼の M_s は常温以下だから変態させるには深冷処理が必要であるが，M_d は常温以上なので強加工すれば常温でもマルテン化する。これを加工誘起変態という。マルテンサイト組織を低温で焼戻すとトルースタイト，ソルバイトなどの組織となり，強度が低下し靭性を増す。焼入れ，焼戻しの処理と効果には微妙な点があり，工具や刃物の熱処理が重視されるのはそのためである。マルテンサイトの名称はドイツの鉄鋼学者 A.マルテンスにちなむ。ハットフィールド鋼などの高 M_n 鋼や，オーステナイト系のステンレス鋼では，体心格子のマルテンサイト (マルテンサイトα′) とともに稠密六方晶のマルテンサイト (マルテンサイトε) も生じる。

焼き入れをした鋼の組織名の一。オーステナイトを焼き入れした際に生じる針状または板状の組織形態をとる準安定相を指す。名称はドイツの冶金学者A=マルテンスにちなむ。原子相互の配置関係は変化せず、結晶格子が将棋倒しのように剪断変形することによって生じる。鋼以外の金属、合金、セラミックスにおける類似の組織変態もマルテンサイト変態と呼ぶ。形状記憶合金はマルテンサイト変態が加熱冷却に伴い可逆的に生じることを利用したものである。

成分元素の拡散を伴わない相変態によって生じる組織の総称。
［鋼のマルテンサイト］
　オーステナイト状態の鋼(面心立方晶)を急冷するとマルテンサイト(体心正方晶，体心立方晶，最密六方晶)組織が生成する。この処理を焼入れと呼んでいる。変態温度が十分低く，合金元素としてクロム，ニッケル，モリブデンなどを含む鋼は徐冷してもマルテンサイトが生じる。体心正方晶あるいは体心立方晶のマルテンサイトが生じる場合，格子型の変化は変態領域の外形をかなり大きく変化させるので，転位や双晶による塑性変形(格子不変変形)が生じなければならない。

ドイツの金属学者アドルフ・マルテンスを記念する顕微鏡組織の名称であり、本来は、鋼を焼き入れたときに生成するきわめて硬い組織を意味した。しかし近年では、鋼だけでなく、チタンや銅などの合金、あるいはジルコニアやシリカなどのセラミックスの組織でも、「マルテンサイト変態」によって生成したものすべてをマルテンサイトと総称するようになった。

　マルテンサイト変態と通常の変態の相違を説明すると次のようになる。まず、通常の変態では、結晶を組んでいる各原子が周囲の原子との結合を断ち切って、別種の結合形式の結晶に組み込まれることによって変態が進行する。この場合、各原子が個別に活動しなければならないので、ある程度以上の温度でないと変態がおこらない。一方、マルテンサイト変態では、結晶を組んでいる原子の集団が将棋倒しのように一斉に動いて、新しい結晶に生まれ変わるので、室温以下の低温でも変態が進行する。しかも、原子相互の配置関係が変態の前後で変わらないので、変態が可逆的に進行することが多い。ニッケル‐チタン合金などの形状記憶材料（温めると変形前の形状に戻る材料）は、マルテンサイト変態の可逆性を利用したものである。

［西沢泰二］

鋼をオーステナイトが安定な高温から急冷し，パーライトへの共析変態を阻止すると，顕微鏡で見て微細な組織が形成される．この組織名をA.Martensにちなんでマルテンサイトとよぶ．マルテンサイトは拡散変態のように原子が個別的に移動して新しい結晶が生成するのではなく，オーステナイト結晶を形成する原子の連携運動により形成される．このためマルテンサイト変態は無拡散性，表面起伏を伴い，内部に多数の格子欠陥を含むという特徴をもつ．このような特徴をもつ変態は鉄合金以外の固相変態にも多数存在する．マルテンサイトへの変態開始温度は，合金の組成で決まっている．炭素鋼では変態時に大きな体積膨張を伴う．炭素鋼のマルテンサイトは過飽和に炭素を固溶したフェライトとみなすことができるが，炭素が0.6質量％ 以上では形成されるマルテンサイトは体心正方晶となる．マルテンサイトの硬さは炭素量が増加するとともに0.8質量％ までは急激に増加し，それ以後飽和する傾向を示す．