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結晶粒径と硬さについて

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  • 質問者：vengeance
  • 質問日時：
  • 回答数：2件

結晶粒径が小さいほど金属が硬いのはなぜですか？

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A 回答 (2件)

No.2ベストアンサー

  • 回答者： AoDoc
  • 回答日時：

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。

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お礼日時：2014/06/02 00:56

No.1

  • 回答者： ORUKA1951
  • 回答日時：

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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Aベストアンサー

半値幅から微結晶サイズを求めるシェラーの式は、固体中にある
微結晶のサイズを求めるための式です。適用できる微結晶サイズは
ｎmオーダから0.1μmまでの範囲です。この点に注意してください。

さて微結晶サイズが小さくなると半値幅はサイズに反比例して拡がり、
ピークはだんだん鈍くなります。さらに小さくなるとブロードで
ガラス等による散乱パターンに似たものになることも有ります。

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半値幅から微結晶サイズを求めるシェラーの式は、固体中にある
微結晶のサイズを求めるための式です。適用できる微結晶サイズは
ｎmオーダから0.1μmまでの範囲です。この点に注意してください。

さて微結晶サイズが小さくなると半値幅はサイズに反比例して拡がり、
ピークはだんだん鈍くなります。さらに小さくなるとブロードで
ガラス等による散乱パターンに似たものになることも有ります。

ピークの拡がりは、１）結晶が十分な大きさで無いこと、２）結晶に
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＞＞＞
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？」
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＞＞＞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。

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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

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ちょっとうろ覚えなんですが。。。

X線は、フィラメント（主にタングステン（Ｗ）が用いられている）から電子を取り出し（加熱で）、それをＸ線を発生するターゲット（アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）や銅（Ｃｕ））などに電子を衝突させて発生させます。
ターゲットとなる材料の電子軌道はそのエネルギ－準位がとびとびでかつ元素によって特有の値を持ちます。電子衝突によって飛び出した電子が仮にＫ殻の電子であったとします。Ｋ殻は他の殻（ＬやＭ）に比べて低いエネルギーにあるので、Ｌ殻やＭ殻の電子は安定した状態を保とうと、Ｋ殻へ落ち込みます。このとき（Ｋ殻のエネルギー）－（Ｌ殻のエネルギー）に相当するエネルギーがあまるので、これがＸ線となりこのエネルギーをもつＸ線が発生します。

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例えば、Ｋ殻の電子が飛び出し、そこをＭ殻が埋めた場合（２つ上の準位）はＫβ、Ｌ殻の電子が飛び出しそこをＭ殻が埋めた場合はＬα
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ちょっとうろ覚えなんですが。。。

X線は、フィラメント（主にタングステン（Ｗ）が用いられている）から電子を取り出し（加熱で）、それをＸ線を発生するターゲット（アルミニウム（Ａｌ）やマグネシウム（Ｍｇ）や銅（Ｃｕ））などに電子を衝突させて発生させます。
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教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『Ｅ』のみ説明します。
・回答者 No.1 ～ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Ｅxponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか？
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるための指数表記のことですよ。
・よって、『2.43E-19』とは？
　2.43×1/(10の19乗)で、
　2.43×1/10000000000000000000となり、
　2.43×0.0000000000000000001だから、
　0.000000000000000000243という数値を意味します。

補足:
・E+数値は 10、100、1000 という大きい数を表します。
・E-数値は 0.1、0.01、0.001 という小さい数を表します。
・数学では『2.43×10』の次に、小さい数字で上に『19』と表示します。→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%8C%87%E6%95%B0%E8%A1%A8%E8%A8%98
・最後に『回帰分析』とは何？下の『参考URL』をどうぞ。→『数学』カテゴリで質問してみては？

参考URL：http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9E%E5%B8%B0%E5%88%86%E6%9E%90

★回答
・最初に『回帰分析』をここで説明するのは少し大変なので『Ｅ』のみ説明します。
・回答者 No.1 ～ No.3 さんと同じく『指数表記』の『Ｅxponent』ですよ。
・『指数』って分かりますか？
・10→1.0E+1(1.0×10の1乗)→×10倍
・100→1.0E+2(1.0×10の2乗)→×100倍
・1000→1.0E+3(1.0×10の3乗)→×1000倍
・0.1→1.0E-1(1.0×1/10の1乗)→×1/10倍→÷10
・0.01→1.0E-2(1.0×1/10の2乗)→×1/100倍→÷100
・0.001→1.0E-3(1.0×1/10の3乗)→×1/1000倍→÷1000
・になります。ようするに 10 を n 乗すると元の数字になるた...続きを読む

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