金属の性質 | 身の回りの金属を知ろう

金属は身近なところで活躍しています。
身の回りに溢れている金属製品について、知っているようで知らない事がたくさんあります。
どこでどんなふうに活躍しているか、身の回りの金属について知ってみませんか？

■基礎編

■応用編

【用意するもの】
ピアノ線、ライター（着火器具）、水の入った紙コップ

【方法】

Ａ）焼きなまし実験
ピアノ線を曲げてみる(硬くて弾性がある)。
ピアノ線の端をライターで十分加熱し、そのまま空気中でゆっくり冷やす。
加熱した部分を曲げてみる。

Ｂ）焼入れ実験
焼きなましで軟らかくなったピアノ線をもう一度ライターで十分加熱し、水中へ急冷する。
加熱した部分を曲げてみる。

Ｃ）焼入れ＋焼き戻し実験
Ｂで焼き入れたピアノ線を、ライターで赤くならない程度に数秒間加熱し、そのまま空気中で冷やす。
加熱した部分を曲げてみる。

熱処理によってピアノ線の硬さはどう変わっただろうか？
熱処理は、どのようなところで使われているだろうか？

熱処理の目的
・焼入れ：材料を硬くする
・焼きなまし：材料を軟らかくする
・焼戻し：硬すぎる材料を少し軟らかくする

鉄の代表的な熱処理方法
・焼入れ鋼(高温から急冷)
・焼なまし鋼(高中温で長時間保持後、徐冷)
・焼戻し鋼(低温で保持後、空冷)

金属は結晶の集りでできている。結晶中では、原子は規則正しく並んでいるが、規則性の乱れている部分もある(格子欠陥：下図参照)。

金属を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察すると、原子の並び方や、元素の違いなどによって模様が見える。この模様を「組織」とか「ミクロ組織」と呼ぶ。

実験を理解するためのポイント 冷却と加熱の仕方で金属の強度は大きく変わる。
金属のミクロ組織と強さは関係している。
ミクロ組織が変わることで、力を加えて変形させたときの転位の動きが変わってくる。

さらに調べてみたい皆さんへ

鉄を強くする方法は、
1・元素を混ぜる割合や、混ぜる元素の種類を変える
2・作り方を変える

→1. と2. で、鉄のミクロ組織が大きく変わり、強さも変わってくる。

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