高温材料とクリープ

一定の荷重と温度のもとで測ったクリープ曲線(ひずみと時間の関係)の3つの段階についての説明として正しいものはどれか。

  1. A遷移(1次)クリープではひずみ速度が時間とともに増え、定常(2次)クリープで最大の一定値になったあと、加速(3次)クリープではひずみ速度が減っていく
  2. B遷移クリープではひずみ速度がしだいに減り、定常クリープでは加工硬化と回復がつり合ってほぼ一定になり、加速クリープではひずみ速度が増えて破断に至る
  3. C定常(2次)クリープの段階では、加工硬化と回復がつり合って転位の運動が完全に止まるので、遷移クリープが終わってから加速クリープに入るまで、ひずみはまったく増えない
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正解:B. 遷移クリープではひずみ速度がしだいに減り、定常クリープでは加工硬化と回復がつり合ってほぼ一定になり、加速クリープではひずみ速度が増えて破断に至る

荷重をかけた直後の瞬間ひずみのあと、遷移クリープでは転位が増えて絡み合う加工硬化が回復に勝り、ひずみ速度がしだいに下がります。定常クリープでは、加工硬化と、転位の上昇運動などによる回復がつり合い、ひずみ速度が最小でほぼ一定になります。この段階が寿命の大部分を占めるので、設計では定常(最小)クリープ速度を使います。加速クリープでは、粒界のボイドの発生と合体、くびれによる断面の減少、組織の劣化でひずみ速度が増え、破断します。速度の増減を逆にした説明は段階の順を取り違えています。定常とはひずみ速度が一定という意味で、ひずみが止まるわけではありません。

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