金属の強さと壊れ方 想定問題 1

金属がよく変形できる理由，結晶粒の大きさと強さ，加工硬化，疲労破壊を問う穴埋めの問題です。

金属の強さの基本4つの対応を，順に当てはめます。

ア：自由電子。原子のあいだを動き回って原子をつなぐので，位置がずれてもつながりが切れにくく，割れずに変形できます。共有電子対は共有結合の話です。

イ：大きく。結晶粒を小さくするほど，粒界が変形のじゃまをするので，降伏応力は大きくなります。

ウ：加工硬化。常温で圧延したり曲げたりして硬くなる現象です。再結晶は，加熱してやわらかさが戻る現象です。

エ：疲労。引張強さより小さい応力でも，くり返し加わって壊れるのが疲労破壊です。脆性破壊は，一気に割れる壊れ方です。答えは ア 自由電子，イ 大きく，ウ 加工硬化，エ 疲労

• 金属がよく伸びて変形できる（塑性がある）のは，自由電子による金属結合のため。共有電子対は共有結合の話（テキスト・覚えること）
• 結晶粒（金属をつくる小さな結晶のつぶ）は，細かいほど強くなる。つぶの境目（粒界）が変形のじゃまをするため（ホール・ペッチの関係）（テキスト・覚えること）
• 加工硬化：常温でたたいたり曲げたりすると，硬く伸びにくくなること（テキスト・覚えること）
• 疲労破壊：引張強さより小さな力でも，何度もくり返しかかると壊れること。例：ジェット旅客機コメット号の事故（テキスト・覚えること）