日本語
メニュー

強化機構と転位

単結晶の丸棒を引っ張る。引張軸とすべり面の法線のなす角が60°、引張軸とすべり方向のなす角が40°のすべり系の臨界分解せん断応力が0.80 MPaのとき、このすべり系がすべり始める引張応力はどれに最も近いか。ほかのすべり系は考えない。

  1. A約0.31 MPa
  2. B約1.6 MPa
  3. C約2.1 MPa
答えと解説を見る

正解：C. 約2.1 MPa

すべり系に働く分解せん断応力は τ = σ cosφ cosλ(シュミットの法則)で、cosφ cosλ をシュミット因子といいます。ここでは cos60° × cos40° = 0.500 × 0.766 ≈ 0.383 なので、すべり始める応力は σ = 0.80/0.383 ≈ 2.1 MPa です。約0.31 MPa は臨界分解せん断応力にシュミット因子を掛けてしまった値、約1.6 MPa は cosφ だけで割って cosλ を忘れた値です。シュミット因子は、すべり面の法線とすべり方向がどちらも引張軸と45°をなすとき最大の0.5になり、すべり面が引張軸に平行か垂直なときは0になって、その系はすべりません。単結晶では、因子の最大の系から先にすべります。

誤りを報告

この分野を解く 分野ページへ

強化機構と転位のほかの問題

  1. FCC金属の多結晶の降伏応力σyは、単結晶の臨界分解せん断応力τcの約3倍(σy ≈ Mτc、M ≈ 3.06)になる。この係数M(テイラー因子)が、シュミット因子の最大値0.5の逆数である2より大きくなる理由として正しいものはどれか。
  2. 鉄などのBCC金属の降伏応力は、温度を下げると大きく上がるが、銅やアルミニウムなどのFCC金属では温度による変化が小さい。この違いのおもな原因として正しいものはどれか。
  3. ある置換型の固溶体で、降伏応力の増分 Δσ が溶質の濃度cの1/2乗に比例する(フライシャーのモデル)とする。溶質1 at%で Δσ = 30 MPa のとき、溶質4 at%での Δσ はどれに最も近いか。溶質どうしの相互作用や析出は考えない。
  4. 焼なました低炭素鋼を引っ張ると、上降伏点のあとで応力が下がり、リューダース帯が試験片を伝わる降伏点現象が現れる。この現象と対策についての説明として正しいものはどれか。
  5. 加工硬化した金属の流動応力を、テイラーの式 σ = MαGb√ρ で見積もる(ρは転位密度)。冷間加工した銅で、M = 3.06、α = 0.3、G = 48 GPa、b = 0.256 nm、ρ = 1.0×10¹⁴ m⁻² のとき、σはどれに最も近いか。