金属の熱処理水素焼鈍てなんですか

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質問者：fulofulo
質問日時：2002/10/23 20:13
回答数：5件

水素焼鈍てどんな物ですか？何故水素ですか？どんな条件でするのですか？
教えて下さい。

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回答 (5件)

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No.5ベストアンサー

回答者： doya
回答日時：2002/10/26 01:01

水素焼鈍は、この質問を見るまで知りませんでした。

水素雰囲気（ガス）内で行う焼鈍（焼きなまし）ということですが、なぜ水素なのか？
という点が疑問ですね。

いろいろ調べてみましたが、（う～む、こんな時間になってしまった）水素は材料内の
不純物の浄化作用（還元性ガス）があるので、材料に高水準の磁気特性が要求される
場合などは水素焼鈍が適している、ということの様です。
（参考ＵＲＬは、よくわからないなぁ…）

自己流の解釈だと、加熱後の徐冷中の結晶粒が成長していく時に、水素が材料内の
不純物を奪っていき、結果として不純物の少ない高い磁気特性をもつ材料を製作
できる、というところでしょうか。
表面処理というより、機械的性質の変更という感じがしますね。

ネットを見ると、電気や自動車の小物部品や素材の製作時に水素焼鈍をしている
例がけっこうありました。
（私の仕事では、水素焼鈍は必要ないですねぇ）

参考URL：http://www.ohtama.co.jp/netusyori.htm

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この回答へのお礼

doya様　大変参考になりました、有難う御座いました。

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お礼日時：2002/10/28 09:31

No.4

回答者： 0shiete
回答日時：2002/10/24 17:54

焼鈍とは金属を高い温度に加熱し、その後、緩やかな速度で冷却する操作のことで、残留応力の除去、加工性、機械的性質の改善などを目的に行われます。

水素焼鈍とは水素で満たされた炉の中で焼鈍をするものではないかと思います。
水素が高熱伝導率、高熱伝達率、高拡散速度、高還元力、低密度、低粘性係数という性質を利用したもののようです。

参考URL：http://bbs.peak.gr.jp/peak-it/news/data-mesg/m00 …

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この回答へのお礼

Oshiete 様如何も有難う御座いました。これからも宜しくお願い致します。

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お礼日時：2002/10/28 09:37

No.3

回答者： atoritaiti
回答日時：2002/10/24 10:07

こんにちは

製造技術に関する「Oshiete(質問)」と「Kotaeru(回答)」をつなげるサイト　「技術の森」
http://mori.nc-net.or.jp
こちらはプロがいらっしゃいますよ

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この回答へのお礼

atoritati様参考になりました。有難う御座いました。

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お礼日時：2002/10/28 09:38

No.2

回答者： First_Noel
回答日時：2002/10/23 21:39

水素雰囲気中で処理した金属を納めて頂いたのですが，

記憶違いかも知れませんが，幾つか理由があるようです．
１．酸素の除去
　　例えばある金属に酸化マグネシウムや酸化カルシウムをドープしておく
　　必要（例えば結晶成長を促進する効果）があって，後で酸素を除去するとき．
２．水素脆化
　　水素が金属中に入り込み脆化するので硬くなる．
どちらも自信なしでお願いします．

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この回答へのお礼

First_Noel様有難う御座いました、参考になりました。

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お礼日時：2002/10/28 09:39

No.1

回答者： a0123456789
回答日時：2002/10/23 20:57

水素雰囲気下での焼鈍ではないですか？

酸化抑制かな？　うーむ。　それなら、真空焼鈍でも良いような....
水素雰囲気下で、加熱してしばらく保持した後、徐令するのでは？

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この回答へのお礼

a0123456789様有難う御座いました、参考になりました。

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お礼日時：2002/10/28 09:40

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>それ以前に「コルク」がメーカーなのか種類なのかも分からないです。

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　この後、'50年代終わりごろからブッコやエバオーク、ベルなどスチロールやウレタンの発泡材でジェット型ヘルメット（ミミの部分まで帽体を伸ばしたデザイン）を作るメーカが登場し、この時帽体がミミの上までしかないヘルメットをハーフキャップ（半キャップ）と呼んで分類する様になりました。

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このうち(1)については私が申し上げるまでもなく、熱力学的な計算で判定されます。128yenさんが質問で仰っている「結合エネルギー」はこちらに関係するわけです。ところが、最終的に酸化物に至るにしてもその反応がとんでもなく遅いことは往々にしてあることですから、実際的な感覚での「酸化され易い/されにくい」とはあまり合致しなさそうです。

実際的な「酸化され易い/されにくい」は(2)の速度論的な考えの方が近いと思われますが、こちらも一筋縄ではいかなさそうです。
「酸化」という過程には下の図に示すように大きく分けて
(A)反応容器内に導入した酸素が、金属の表面に到達する
(B)表面に到達した酸素が内部に侵入し、拡散して界面に至る
(C)酸素が界面で反応する
の3つがあります。当然ながらどれが律速かで話が変わってきます。

○○酸素分子
↓　　　　　○○　　(気相、時に液相)
　　　○○　↓
━━━━━━━━━━━表面
　　　　　　　　○○
　　○○　　　　↓　(酸化層)
　　↓　　○○
───────────界面

　　　　　　　　　　(下地=未反応層)

酸化が目的であれば、通常は反応容器内に十分な酸素を供給しますから(B)(C)のいずれかが律速になります。これは物質によってさまざまです。また温度域によって律速過程が(B)(C)の間で遷移するものもあります。
固体中の拡散係数は通常exp(-E/kT)に比例しますから、もし(B)なら温度の影響はこれで見当がつきます。(Eは拡散の際のエネルギー障壁、kはBoltzmann定数、Tは絶対温度)(C)の反応律速についても、反応速度はexp(-E/kT)に比例しますから同様に考えられます。(ここではEは活性化エネルギー)　お気付きかと思いますが、拡散律速でも反応律速でも温度を上げれば反応は速く進みます。
拡散律速であるか反応律速であるかは、酸化層の厚さが時間tとともにどのように変化するか実験することで判定できます。時間に比例して厚くなるなら反応律速、(酸化開始からの)時間の平方根に比例するなら拡散律速です。なお反応の結果できる膜がポーラスで拡散が速かったり、あるいは揮発性で表面から飛散するな物質だったりすれば反応律速となることも自明です。
金属とは少し外れますが、半導体の分野ではシリコン上に絶縁膜としてSiO2膜を形成する過程が重要であるのはご存じかとも思います。このためSiO2中での酸素の拡散係数や、反応の速度定数についてはくわしく調べられています。(こちらについて詳しく知りたければ「半導体プロセス」のような本で「(シリコン)酸化膜形成」について探してみて下さい)

というわけで、
- 「酸化のしやすさ」は、酸化膜中での酸素の拡散係数と、界面での酸素の反応速度のいずれか(律速する方)で決まるものである
- 拡散係数・反応速度については全ての物質について詳しく調べられているわけでなく、一覧表のような形で入手できるとは限らない
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詳しい方教えてください！
（確かな情報をおまちしてます）

Aベストアンサー

　御質問を頂きましたので、再度カキコです。

>・それだったら冬よりも夏場のほうが膨張しているので・・・・

　熱膨張は積分で大きさが変化します。これは、体積が大きい方向により大きく変形する、とゆぅ事です。
　この基本をボルト～ナットの熱膨張に当てはめてみますと・・・・
※ボルトは直径方向より、体積が大きい長さ方向に膨張します。
　ボルトの軸力とは、締め付けで伸びたボルトが元に戻ろうとする力です。この『引張り力』によりネジ部や座面の摩擦力が増え、結果ネジの戻り（＝緩み)に対抗しているワケですが、熱膨張でボルトが伸びるのは、この『引張り力』が弱まる方向です。
※ナットは直径方向に膨張します。それも、ドーナツ状のナット本体部分の長さ（＝周長)が長くなる膨張なので、結果、ナットのネジ穴の直径が大きくなります。
・・・・以上より、熱がかかったボルト/ナットは、勘合がキツくなる方向よりユルくなる方向に膨張します。

>・また、かじりや焼付を生じ、ネジ山がつぶれてしまうのはなぜいつもボルト側
>なのでしょう？

　締付けたボルトには引張り力が働き、一方ナットには圧縮力が働きます。
　金属に限らず、普通の材料は引張り力より圧縮力の方が、より大きな力に耐えられます（圧縮での部材の変形とゆぅと座屈ですが、ナットは圧縮方向の長さより横方向の寸法が大きい『チンチクリン』形状なので、座屈が起こる心配はありません)。
　ボルトは引張り力でネジの谷部にモーレツな応力集中がかかり、ネジ山の剛性を落とします。一方ナットは圧縮力しかかかってないので、ネジ山はネジ山本来の『倒れ込み剛性』を発揮出来ます。
　以上のメカニズムにより、ボルトのネジ山の方が、ナットのネジ山より倒れ易い状態になります。

>・ステンレスボルトは引っかかりも多いような気がするのですが、

　ん～これは金属材料屋さんの方が的確な回答が可能だと思われますが・・・・
※SUS材は、前回の回答でも触れました様に粘りが強い材質です。その点ではかじり（現象的には『引っかかり』です)が出やすいと言えるでしょう。
※粘りが強い材質に切削や転造加工を施す場合、刃物や型が引っかかって表面が荒れやすくなります。これは『快削材』『難切削材』とゆぅ呼び方で区別しており、SUSでも、食器などに使う３００番台は伸びがあって削るのは厄介ですが、ボルトなどに使う４００番台は、SUS材である以上粘りはありますが、必ずしも難切削とは言えません。
　また、ボルトの精度はJIS規格により規定されており、同じ規格種のモノならSUSでも鋼でも差は無い事になっています。
　が、本質的に粘りがある材では、加工時に刃物の先に構成歯先とゆぅモノが出来（切削したケズリカスが刃物に堆積し、刃先のキレをニブらせ、加工精度を落とします)、結果、ミクロ的に見た場合にはどぅしても加工面が荒れる、とも考えられます。
　この辺りは、金属材料を専門とされる方なら正確な現象をご存知でしょう。