オートバイや自動車のステンレスのマフラーなどの温度が高くなった部分に、紫や茶色の"焼け色"(熱いものが赤く輝く赤熱とは別です。)がついていますよね。以前にどこかで、焼けた場所の色によって温度がわかるということを聞いたことがあるのですが、どなたか焼け色と温度の関係や、焼け色が発生するメカニズムをご存じの方がいらっしゃいましたら教えてください。また"焼け色"はどんな学問の分野に関係しているのかについても教えていただければ幸いです。

A 回答 (1件)

色がつくのはステンレスが熱で酸化されてできる酸化皮膜によるものです。


この酸化皮膜の厚みは温度によって変わるため、逆に言うと焼けた色によって温度が分かるということなんでしょうね(具体的な関係はちょっとわかりませんが)。
酸化皮膜によって色が変わるのはいわゆる干渉色によるものです。
冶金の分野ではテンパーカラーといわれているものですね。
分野的には冶金(材料)分野になるんでしょうか。
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Qテンパーカラーの酸化皮膜と錆の関係

鋼を大気中で焼き戻しするとテンパーカラーになりますが、これは腐食の観点から考えるとテンパーカラーは錆の一種と考えてよいのでしょうか。又テンパーカラーの酸化皮膜は錆易い皮膜なのでしょうか。

Aベストアンサー

錆というのは基本的には酸化物です。 したがって酸化皮膜も錆の一種といえます。
ただし強制的に作った酸化膜は防錆力があります。
鉄の場合は酸化鉄の皮膜、銅なら酸化銅の皮膜は程度の差はあれ防食膜です。
このテンパーカラーもその意味で多少の防錆力はあると考えられます。
錆びやすいか錆びにくいかと聞かれれば錆びにくいということになるでしょう。
ただ皮膜は薄いのでこの膜を通して水などが直接鉄に触れれば少しづつ発錆することはあるでしょう。

Qステンレスの色は高温で変化しますか?

タイトル通りなのですが、
ステンレス(SUS304)のパイプをヒーター等を巻いて加熱したところ、
色が茶色っぽく変化しました。

これは酸化なのでしょうか? 
どういう理由(メカニズム)で色が変わるのか教えてください。

Aベストアンサー

 ご存知の通り、ステンレススチールとは鉄、クローム、ニッケルで構成された合金ですが、その組成比率にはいろいろなものがあります。ここで取り上げられたSUS304は、クロームを18%、ニッケルを8%とそれぞれ含んだ鉄系の合金をさして言いますので、別名では18-8ステンレスとも呼ばれます。

 一般的にステンレススチールが錆び難いのは、素材の表面部分で大気に直接接したクローム分が大気中の酸素と結びついて表面に不動態皮膜を形成することで素材内部の腐食を防いでいるためです。

 ところで、金属にはそれぞれ固有の色がありますが、これは金属表面からの反射光の干渉によって生じるものですが、酸化皮膜を形成する種類の金属では皮膜の厚さによって色調が変化し、さらに鉄材(鋼材)の場合には、酸化皮膜は加熱した温度によっても変化します。

 こうした変色現象を通常「テンパーカラー」と呼んでいますが、ステンレススチールに生じるテンパーカラーは、素材に含まれる鉄分が大気中の酸素と結びついて出来た酸化皮膜です。およそ300℃から500℃ぐらいで変色が始まりますが、加熱温度を上げると一般的に酸化皮膜は厚くなり、これにともなって色調もより濃くなります。

 最近ではテンパーカラーを利用してステンレススチールに着色をすることが広く行われていますが、ただひとつ問題なのは、テンパーカラーが鉄分の酸化によって出来ていることで、前述のように「クローム分が表面に不動態皮膜を形成することで素材の腐食を防ぐ」というステンレススチールならではの耐食性がそのままでは保てないといった欠点が生じることです。
 
 このため、加工によって生じたテンパーカラーの部分を再度研磨して落としてしまい、クローム分が表面に不動態皮膜を形成しやすくして、元々のステンレススチールならではの耐食性を取り戻させるか、あるいはテンバーカラーを応用した製品などでは別に耐蝕処理をするか塗装によって耐蝕性を高めるようなこともします。

 ご存知の通り、ステンレススチールとは鉄、クローム、ニッケルで構成された合金ですが、その組成比率にはいろいろなものがあります。ここで取り上げられたSUS304は、クロームを18%、ニッケルを8%とそれぞれ含んだ鉄系の合金をさして言いますので、別名では18-8ステンレスとも呼ばれます。

 一般的にステンレススチールが錆び難いのは、素材の表面部分で大気に直接接したクローム分が大気中の酸素と結びついて表面に不動態皮膜を形成することで素材内部の腐食を防いでいるためです。

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QVA提案とVE提案の違いを教えて下さい。

こんにちわ。
VA提案とVE提案の意味の違いを教えて下さい。
宜しく、お願い致します。

Aベストアンサー

用語的には。
VA:Value Analysisの頭文字(価値分析)
VE:Value Engineeringの頭文字(価値工学)

VAは、おおざっぱに言って、既存の製品に対して改善を行う手法。
製品やその部品に対して、必要とされる機能や品質を考えて現状を分析し、コスト低下につながる代替案を提案する。
この部品は何のために使うのか →他に代替えになる物はないか →あるいは現状の品質がほんとに必要かなど。

VEは、開発設計段階から行う手法。
設計を行う場合に、機能や品質を満足するするに必要なレベルを考慮する。
(適正な材料の選択、適正公差、最適工法の選択、仕上げ方法の見直しなど)
不必要に過剰品質にならない、設計が複雑では製造段階での努力には限界がある、それらを含めて設計段階への提案。

現在では、VEの方が重視されている、もちろん既存製品に対するVA提案を受けて、次製品へのVE活動につなげていきます。

個人サイトですが「VEをもっと知ろう」
http://www.geocities.jp/taka1yokota/mypage4-ve1.htm
(VEの考え方がおおよそ分かると思います)

社団法人日本VE協会「VE基本テキスト」
http://www.sjve.org/102_VE/images/302_basic.pdf
(PDFファイルです)

こんな感じです。

用語的には。
VA:Value Analysisの頭文字(価値分析)
VE:Value Engineeringの頭文字(価値工学)

VAは、おおざっぱに言って、既存の製品に対して改善を行う手法。
製品やその部品に対して、必要とされる機能や品質を考えて現状を分析し、コスト低下につながる代替案を提案する。
この部品は何のために使うのか →他に代替えになる物はないか →あるいは現状の品質がほんとに必要かなど。

VEは、開発設計段階から行う手法。
設計を行う場合に、機能や品質を満足するするに必要なレベルを考慮する。
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Q鉄の変色

質問です

先ほど鉄についたカビを落とそうと思ってカビとりハイターを使用したところ、鉄が曇ったように変色してしまいました。この鉄は実は大事なもので、大変困っています。(こんなものを使った私も早計なのですが・・・)
これはいわゆる化学反応かと思い、このカテゴリで質問させていただきました。
この鉄の曇りを取るためにはどうしたらよいでしょうか。
お返事お待ちしています。

Aベストアンサー

錆びじゃなくてカビですか?
鉄がカビるわけはないので、歯ブラシなどでこすり落とせば十分だったと思うのですが・・・

カビとりハイターには次亜塩素酸という酸化剤が入っていますから、鉄の表面が酸化された(錆びた)のだと思います。

酸化されたのだから還元すればいいということで、ビタミンC、ハイポ、還元系漂白剤などの還元剤の水溶液に漬けてみるという方法が考えられますが、多分ダメでしょうね。水溶液なので、かえって錆びる可能性も十分あります。

錆びたのなら、その錆びを溶かしてしまえばいいということで、お酢や酸性の洗剤で洗ってみるという方法も考えられますが、仮にきれいになったとしても、後で錆びやすくなる可能性が高いです。

細かいクレンザーで磨くのが一番確実な気がします。

Q金属パイプが熱膨張・収縮すると内径は?

金属を加熱/冷却すると膨張/収縮しますが、それがパイプ状であった場合、あるいは金属塊に穴があいているような場合、その内径はどのように変化するでしょうか。日常的な温度範囲(冷凍庫~熱湯ぐらい)での質問です。

Aベストアンサー

 均一に熱されたとすれば加熱すると内径が大きく、冷却すると小さくなります。拡大・縮小コピーを考えていただくとイメージしやすいかと。

Q鉄鋼熱処理後の酸化スケール

鉄鋼を熱処理するとFeO,Fe3O4,Fe2O3のスケールが生成しますが、その後の酸洗不足により、スケールの残留が起こります。
この残留スケールがFeOなのかFe3O4なのかを判断したい場合、どのような方法があるのか教えて下さい。
ちなみに、残留スケールが薄すぎる為か、XRD解析ではピークが検出されませんでした。

Aベストアンサー

熱処理で生成する酸化鉄の種類はわかりませんが、
以前、鉄さびの定性を試みたことがありました。
FeOは不安定だと思いますので、想定していませんでしたが、Fe3O4やFeOOH(オキソ水酸化鉄)等はTGA(熱分析)をすると、最終的に脱水してFe2O3になりますので、脱水した水分量(モル)を測定することにより、脱水前の組成を推定(FeOOH・nH2O)しました。
あとは意外にもFT-IRは使えますよ。無機化合物のチャート集に各種酸化鉄が載っているものがありました。
酸化鉄は確か400-500cm-1の低波数のレンジに
上記酸化鉄の特異的なピークが出たと思います。
いずれにしても酸化膜をスパチュラかなんかで微量をこすり落として、FT-IR定性(試薬と同定)するのがいいかもしれませんね。

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

Q銀ロウがうまくつきません

1mm厚のステンレス(SUS303)に5mm厚の真鍮(20mm×20mm)を銀ロウでくっつけたいです。
ふちの部分を一周するようにロウ付けしたいのですがうまくロウが流れません。
フラックスをつけてロウを乗せ加熱するのですけどなかなか溶ける気配もなく直にロウを加熱するとすぐに溶けて丸くなります。
バーナーはガス補充式のプリンスDB2001というバーナー(トーチ?)を使用しています。(最大1300℃)
単純に火力不足なのでしょうか?
なにかコツなどありましたら御願いします。

Aベストアンサー

 ステンレスは、表面に酸化クロムの不働態が形成されているために錆びないことはご存知だと思います。アルミニウムの表面の酸化アルミニウムも不働態です。
 ロウ付けとは、融点の低い金属を溶かして金属に接することで、金属が融解した金属側に拡散して界面に合金層を作らせることで接合する方法ですね。

 ロウ付けのためには
・対象となる金属の表面がロウ材の融点以上になること
・表面が酸化物などで覆われていないこと
 が必須になります。

 そのためにステンレス鋼の表面を研削などで加工して、直ちにロウ付けをしなければなりません。また専用のフラックスやステンレス鋼用のロウ材を使うと良いですが、加熱時間が長すぎると強固な不働態皮膜ができてしまうので注意が必要です。フラックスは酸化皮膜ができるのを防止します。
 2001は私も部材が小さいときは使います。大事なことはバーナーの炎を直接ロウ材に当てないこと、ロウ材を溶かすのではなく、金属に接するとその熱で溶けるように加熱すること。必要なら炎を遠ざけてロウ材を当てます。--でないとイモになる。

Q-08-01-12 ステンレス鋼をろう付するときにどのような点に注意すればよいでしょうか。 ( http://www-it.jwes.or.jp/qa/details.jsp?pg_no=0080010120 )

 ステンレスは、表面に酸化クロムの不働態が形成されているために錆びないことはご存知だと思います。アルミニウムの表面の酸化アルミニウムも不働態です。
 ロウ付けとは、融点の低い金属を溶かして金属に接することで、金属が融解した金属側に拡散して界面に合金層を作らせることで接合する方法ですね。

 ロウ付けのためには
・対象となる金属の表面がロウ材の融点以上になること
・表面が酸化物などで覆われていないこと
 が必須になります。

 そのためにステンレス鋼の表面を研削などで加工して、直ち...続きを読む

Q酸化皮膜とは錆ですか

鋼を大気中で焼き戻しするとテンパーカラーになって酸化皮膜が生成させるとしりましたが、この酸化皮膜は腐食から考えると錆なのでしょうか。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

その通りです。ただいわゆるサビとは違って酸化皮膜が緻密で賢固であるため、皮膜の内側へのサビの進行が起こらず、結果として母材を保護することになるということです。鉄に限らずステンレスでも同じで、ステンレスの表面にはステンレスの成分のひとつである、クロムの酸化膜が形成されるため内部にサビが進行しにくいのです。

このように表面に形成された安定したサビのことを不動態皮膜といいます。


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