熱処理と金属材料

TTT・CCT線図、マルテンサイト、焼入れと焼戻し、析出硬化、固溶強化、ホール・ペッチの関係、鉄鋼とアルミニウム合金の基本を3択問題で学べます。

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拡散係数・拡散距離 →

熱処理と金属材料の要点

鋼の熱処理は、オーステナイトをどの速さで冷やすかで組織を作り分ける技術です。TTT線図やCCT線図のノーズより速く冷やすと、拡散を伴わないせん断型の変態でマルテンサイトができます。硬くもろいマルテンサイトは、焼戻しで靭性を回復させて使います。合金元素はノーズを長時間側へ移し、焼入れ性を高めます。

金属を強くする方法には、固溶強化、加工硬化、結晶粒の微細化(ホール・ペッチの関係)、析出硬化があります。Al-Cu合金のように、溶体化処理・急冷・時効で微細な析出物をつくると大きく強化できますが、時効が長すぎると過時効で軟化します。どの強化法がどの合金に使われるかを押さえましょう。

熱処理と金属材料の問題一覧(12問)

  1. 鋼のマルテンサイト変態についての説明として正しいものはどれか。
  2. TTT線図(恒温変態線図)とCCT線図(連続冷却変態線図)の違いとして正しいものはどれか。
  3. 鋼にMn、Cr、Moなどの合金元素を加えると焼入れ性が向上する。その理由として正しいものはどれか。
  4. 焼入れした鋼に焼戻しを行う主な目的はどれか。
  5. ある鋼の降伏応力がホール・ペッチの関係 σy = σ₀ + k/√d に従い、σ₀ = 70 MPa、k = 0.74 MPa·√m である。平均結晶粒径 d = 25 µm のときの降伏応力はどれに最も近いか。
  6. ある金属の降伏応力が、平均粒径100 µmで150 MPa、25 µmで250 MPaだった。ホール・ペッチの関係 σy = σ₀ + k/√d に従うとすると、粒径4 µmでの降伏応力はどれに最も近いか。
  7. Al-Cu合金(ジュラルミン系)の析出硬化処理の手順として正しいものはどれか。
  8. 次のアルミニウム合金のうち、析出硬化による熱処理での強化ができない(非熱処理型の)ものはどれか。
  9. 置換型の固溶強化についての説明として正しいものはどれか。
  10. 直径10.0 mmの銅線を引き抜いて直径8.0 mmにした。冷間加工度(断面減少率)はどれか。
  11. 冷間加工した金属を加熱したときの再結晶についての説明として正しいものはどれか。
  12. あるアルミニウム合金は、190℃で時効すると10時間で最高硬さに達する。時効の速さが活性化エネルギー120 kJ/molのアレニウス型に従うとすると、160℃で最高硬さに達するまでの時間はどれに最も近いか。R = 8.314 J/(mol·K) とする。

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