金属材料と合金
炭素鋼の記号、ステンレス鋼の種類、アルミニウム・チタン・銅合金の特徴、固溶強化と加工硬化、回復と再結晶、鋳物の凝固組織を3択問題で確認。比強度や凝固時間の計算も練習できます。
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金属材料と合金の要点
実用金属の中心は鉄鋼です。炭素鋼は炭素量で硬さと延性の釣り合いが決まり、S45Cのような記号は炭素量を表します。Crを約11%以上含むステンレス鋼は、組織によってオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系に分かれ、磁性や焼入れでの硬化が異なります。非鉄金属では、軽いアルミニウム合金、比強度と耐食性に優れたチタン合金、加工性のよい銅合金を、合金系と記号で整理しましょう。
金属を強くする基本は、転位の動きを妨げることです。侵入型や置換型の溶質原子による固溶強化、冷間加工で転位を増やす加工硬化が代表で、加工硬化した金属を加熱すると、回復、再結晶、粒成長の順に変化します。熱間加工と冷間加工は再結晶温度を境に区別します。鋳物では型の壁からチル晶、柱状晶、等軸晶の順に組織ができ、凝固時間はチボリノフの法則で見積もれます。
金属材料と合金の問題一覧（12問）
- JISの鋼材記号「S45C」が表すものとして正しいものはどれか。
- 18%Cr-8%Niのオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304)の性質として正しいものはどれか。
- 銅合金の名称と、主な合金元素の組み合わせとして正しいものはどれか。
- アルミニウム合金の記号「A6061-T6」の「T6」が表す処理はどれか。
- 純チタンの結晶構造についての説明として正しいものはどれか。
- 鉄の中で、侵入型固溶体をつくる溶質元素の組み合わせとして正しいものはどれか。
- 冷間加工した金属を、再結晶が起こらない程度の温度で加熱したときに起こる回復についての説明として正しいものはどれか。
- 金型に溶けた金属を流し込んで凝固させた鋳塊の断面で、一般に見られる凝固組織の並びとして正しいものはどれか。
- あるチタン合金は引張強さ950 MPa、密度4.43 g/cm³、ある高張力鋼は引張強さ1200 MPa、密度7.85 g/cm³である。チタン合金の比強度(引張強さ/密度)は、鋼の比強度の約何倍か。
- 焼なました銅の塑性域での真応力σと真ひずみεの関係が σ = Kεⁿ で表され、K = 530 MPa、n = 0.44 とする。真ひずみ0.10のときの真応力はどれに最も近いか。
- 再結晶温度の目安を融点(絶対温度)の0.4倍とするとき、熱間加工にあたるのはどれか。融点は鉛327℃、タングステン3422℃、鉄1538℃とする。
- チボリノフの法則では、鋳物の凝固時間tは、体積Vと表面積Aの比を使って t = B(V/A)² で表される(Bは鋳型と金属で決まる定数)。同じ鋳型の条件で、一辺50 mmの立方体の鋳物が4.0分で凝固した。一辺100 mmの立方体の鋳物の凝固時間はどれに最も近いか。