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鋼の強度と転位の関係について
- 鋼の強度には転位という現象が関与しており、転位の増加が加工硬化を引き起こします。しかし、鋼の完全結晶体では転位は存在しないため、空孔の存在下での強度は高くなります。
- 鉄の強度は通常300MPa程度であり、この値は空孔の存在下での強度を示しています。一方、鋼は転位の増加によって加工硬化が生じるため、転位の存在は加工硬化と関連しています。
- 専門書においても、鋼の強度に関する記述には矛盾が見受けられます。空孔による強度低下と転位による加工硬化という相反する要素が存在するため、解釈が困難な場合もあります。
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> ? 鉄の強度は通常300MPa程度で、これは原子が抜けた箇所(空孔)の存在下での値で完全結晶体 > (空孔が存在しない)ではもっと高い強度を示す。 引張の亀裂は、略45°にせん断亀裂の如く入ります。 > ? 鋼の加工硬化はせん断変形により発生した転位(原子が抜けた≒空孔と同じ構造と考えて > います)が増える事で現れる現象 結合力は、原子だけを考えてはいけない。
金属は、転位が動くことで塑性変形を起こすので、転位があること自体は 硬化することと直結しません。 転位が３次元的に生じて、転位が絡まって動けなくなったときに、塑性変形 を阻害して「硬化」という結果が生じることと理解すればよさそうに思いま す。
お礼
ご回答に感謝致します。 ＞転位が３次元的に生じて、転位が絡まって動けなくなったときに、塑性変形 ＞を阻害して「硬化」 この文面をキーワードに再度調べてみます。 ご回答ありがとうござます。
>>鋼の加工硬化はせん断変形により発生した転位(原子が抜けた≒空孔と同じ 構造と考えています)が増える事で現れる現象 これが間違い ぴーーーーーーん と 張った 布 と 考えてください
お礼
ご回答に感謝致します。 ＞ぴーーーーーーん と 張った 布 面欠陥の事でしょうか？ ご回答ありがとうございます。
引っ張り強度と硬さがごっちゃになっているため矛盾を感じるのだと思われます。 相当極論になってしまいますが 引っ張り強度はミクロで見れば原子の結合を完全に引きはがすのに必要なエネルギーとみなせます。 硬さは原子がずれるのに必要なエネルギーとみなせます。 完全結晶では格子状に並んでいる原子を引きはがすことは大きなエネルギーを要します。 一方で格子に沿う形でせん断力を加えると原子間の結合力が互いにキャンセルされる形に変形となり、上記より小さなエネルギーで変形が起きます。(ずれるとか滑る感じです。) 転位があると滑りが可能な方向が制限されます。このため変形に必要なエネルギーは増加します。 よって無作為な配置の転移があるとずれが起きにくくなり硬さが上がります。 よって転移の増加により強度は低下し、硬さが上昇するといった形になるものと思われます。
お礼
ご回答に感謝致します。 ありがとうございます。
鋼といっても、炭素を始め様々な元素が含まれており合金と考えたほうが良い と思います。強度は組織形態およびその中に含まれる転位の量とその移動速度 で決まると思っています。異種元素や転位の存在はその移動すなわち拡散速度 を制限するので、これらが多くなると硬度が高くなり強度も増します。 専門家ではないので確かなことは言えませんが、?と?では空孔の存在レベル が相当違うのではないでしょうか。参考となりそうなサイトを下記しておきま す。 材料の強度と破壊 http://ms-laboratory.jp/strength/st_top.htm
お礼
早速のご回答に感謝致します。 転位の移動速度についてもう少し調べてみます。 ありがとうございます。
お礼
ご回答に感謝致します。 ありがとうございます。