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結晶粒径が小さいほど金属が硬いのはなぜですか?

A 回答 (2件)

金属の硬度は、圧子に一定荷重を作用させ、どの程度塑性変形するかで表現します。

塑性変形は転位の移動、増殖、移動に対する障害物、すべり線の長さや結晶の方向など変化します。例えば、大きい結晶ですと、すべり線の長さは長く、結晶境界で集積した場合、応力集中が大きくなり、その近傍では塑性変形しやすくなります。結晶が小さければすべり線の長さも短く、応力集中も小さくなります。また、結晶は結晶格子の方向を持っており、すべり面は決まっていますから、例えば引張の場合45°方向(最大せん断応力面)にすべりが生じますから、これとすべり方向や面が一致した結晶粒が最初に辷ります。結晶が小さいと、一致しない面が多くなりますから、それらの結晶が抵抗になってすべりが生じにくくなります。結果的に塑性変形しにくくなり、硬度は上がります。簡単に言うとこのようになります。
下記のURLをご覧下さい
http://ms-laboratory.jp/strength/3/dtrength_3.htm
http://ms-laboratory.jp/strength/2/strength_2.htm
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この回答へのお礼

リンクなども貼って下さりありがとうございました。

お礼日時:2014/06/02 00:56

高校の金属結合の仕組みを復習ですね。


 金属の特徴のひとつに「展性・延性がある」というのがありました。他の金属の特徴もすべて金属結合の仕組みに由来するものでした。
>結晶粒径が小さいほど金属が硬いのはなぜですか?
 ではなくて、金属結合性の結晶には「展性・延性」があると考えましょう。
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