金属の劣化？

質問

鉄やアルミなどの金属類について仮に腐食(酸化)が全く無いとすれば強度や特性的には永遠に劣化しないのでしょうか？
実際には、放射線などの影響も受けるのでしょうが微々たるもののような気もします。10年や100年の試験を行なっても推定するに値する結果も測定できないように思います。
あるいは原子そのものは劣化しないのですか？という質問に変えても同じ意味合いです。

素人の素朴な疑問でカテゴリーも違っているかも知れませんがよろしくお願いします。

回答No.4

funflier · ベストアンサー

＞仮に腐食(酸化)が全く無いとすれば強度や特性的には永遠に劣化しないのでしょうか？
そんなことはありません。既出のように、代表的な現象は「金属疲労」です。これは人類が
多大な犠牲を払って、この重大さを学んだ事でもあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%A1%E3%83%83%E3%83%88%E9%80%A3%E7%B6%9A%E5%A2%9C%E8%90%BD%E4%BA%8B%E6%95%85
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%96%B2%E5%8A%B4_(%E6%9D%90%E6%96%99)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%87%91%E5%B1%9E%E7%96%B2%E5%8A%B4

これも既出ですが、水素によるものもあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0%E3%81%9C%E3%81%84%E5%8C%96

アルミ合金等では、熱処理した時点では見られなかった硬度の変化が時間経過と
ともに現れる時効という現象もあります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%99%82%E5%8A%B9_(%E9%87%91%E5%B1%9E)

お礼

回答ありがとうございます。

質問の発端は、金属パーツを長期(数十年か数百年)保管後に使用しても実用上全く問題がないかを知りたかったのです。説明不足ですみませんでした。

アルミ合金等の時効という現象、大変参考になりました!

本当にありがとうございました!

回答No.5

noname#138193

＞鉄やアルミなどの金属類について仮に腐食(酸化)が全く無いとすれば強度や特性的には永遠に劣化しないのでしょうか？
恐らく劣化は無いでしょう。
状態が変化するのは、錯体（分子結合）からマイナス電子が抜け落ちる現象と考えています。
例えば、
ゼロ磁場帯で物質の形状が保存しているのは、マイナス電子が物体へ豊富に注がれていると思られます。

＞実際には、放射線などの影響も受けるのでしょうが微々たるもののような気もします。
放射線は逆にエネルギーを与え過ぎていますので、状態保存は変るのでは？

＞素人の素朴な疑問でカテゴリーも違っているかも知れませんがよろしくお願いします。
化学の方が、適切な回答があったかも知れませぬ。

お礼

回答ありがとうございます。

質問の発端は、金属パーツを長期(数十年か数百年)保管後に使用しても実用上全く問題がないかを知りたかったのです。説明不足ですみませんでした。

>ゼロ磁場帯で物質の形状が保存しているのは、マイナス電子が物体へ豊富に注がれていると思られます。

>放射線は逆にエネルギーを与え過ぎていますので、状態保存は変るのでは？

大変興味深い内容です。後で調べてみます。

本当にありがとうございました!

回答No.3

fxq11011

すべての物質は、秩序のある状態から無秩序の状態に戻ろうとしています（※カオス）、精錬された金属は非常に秩序ある状態です、少なくとも永遠に同じ状態を保つことはあり得ません。
純鉄の実験で想定した結果が得られなかった原因は水素だったらしい、化学変化でなく、物理的に水素が入りこんでいるのです。
少なくともすぐ傍にあるすべてのものと混ざり合って均一になろうとする（無秩序の状態）性質があります。

回答No.2

fxq11011

すべての物質は、秩序のある状態から無秩序の状態に戻ろうとしています、精錬された金属は非常に秩序ある状態です、少なくとも永遠に同じ状態を保つことはあり得ません。
純鉄の実験で想定した結果が得られなかった原因は水素だったらしい、化学変化でなく、物理的に水素が入りこんでいるのです。

お礼

回答ありがとうございます。

質問の発端は、金属パーツを長期(数十年か数百年)保管後に使用しても実用上全く問題がないかを知りたかったのです。説明不足ですみませんでした。

物理的にも化学的にも影響を受けるのですね!
本当にありがとうございました!

回答No.1

Quarks

金属が劣化するのは、金属元素が化学的変化をして別種の物質に変わってしまうためだけではありません。たとえば、針金を、何度も折り曲げているとやがて折れてしまうことはご存じでしょう。これは、ミクロレベルでの金属原子同士の並び方に綻びが生じるためです。これも劣化です。酸化などの化学的変化が無くても、物理的ストレスが原因での劣化も起こるわけです。

後者の現象を理解するための前提として、金属結合と呼ばれる、金属に特有な結合について知っておく必要があります。

金属は、叩かれると薄く展開する性質＝展性や、引き延ばすような力を受けると細長く延びる性質＝延性を持っています。これは、金属原子同士は、互いに位置関係を変えながらも互いに結合し続けることができることを意味しています。この結合様式が金属結合であって、金属の粘り強さの原因です。
イメージとして、次のような状況を考えてみて下さい。内径がパチンコ玉の直径よりかなり大きい、柔らかい材質のプラスチック・チューブを用意して、その中にパチンコ玉を入れます。パチンコ玉が金属原子１つ１つに対応しています。玉同士は接して（＝結合）していて、容器の形が、金属塊の外形に当たります。これが、針金のイメージです。
外から力を加えて、チューブを曲げてみましょう。"針金"を曲げるわけですね。金属塊の外形は変形しますが、玉同士は相変わらず互いに接したままです。ただし、最初の時と違って、互いに接する相手の玉との位置関係がちょっと変化しています。金属は、ちょっと曲げても折れたりしない理由は、この、金属原子同士の結合が"流動的・可変的"だからなのです。展性や延性はこの、"可変性"に起因するのです。
しかし、そのような可変的な原子同士の結合も、頻繁に折り曲げる操作＝原子間の位置関係を変える操作を受けると、徐々に、玉同士の間に"隙間"ができてきます。ここで言う隙間とは、原子間の結合が切れてしまった部分を意味します。この"隙間"が大きくなると、次の外力による変形に耐えられず、折れてしまうことになります。
見た目に、曲げなどの変形が明瞭には見えなくても、大きな力を受け続ける環境下では、金属と言えども、劣化が進むと考えるべきでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。

質問の発端は、金属パーツを長期(数十年か数百年)保管後に使用しても実用上全く問題がないかを知りたかったのです。説明不足ですみませんでした。

針金のイメージ分かりやすかったです。
本当にありがとうございました!