熱処理と金属材料

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。

  1. A溶質原子と溶媒原子の大きさの差が大きいほど、格子が乱れて転位が動きやすくなり、強化の効果は小さい
  2. B溶質の濃度を増やすと、一般に強度は下がり延性が上がるので、純金属より軟らかくなる
  3. C溶質原子のまわりの格子ひずみの場が転位と相互作用し、転位の運動を妨げる
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正解:C. 溶質原子のまわりの格子ひずみの場が転位と相互作用し、転位の運動を妨げる

溶質原子は母相の原子と大きさや弾性率が異なるため、そのまわりに格子ひずみの場をつくります。このひずみの場が転位のひずみの場と相互作用して転位を引き止めるので、転位を動かすのに大きな応力が必要になります。これが固溶強化で、原子の大きさの差(寸法効果)や弾性率の差が大きいほど効果は大きくなります。固溶限の範囲では、溶質の濃度を増やすと一般に強度が上がり、延性はやや下がります。黄銅(Cu-Zn)、Al-Mg合金、鉄鋼中のSiやMnなどが固溶強化の代表例です。

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