金属の種類
炭素鋼・・・炭素鋼は、鉄と炭素の合金で、様々な所で用いられています。一方で、鉄と炭素以外にもケイ素・マンガン・リン・硫黄・銅等も含んでおり、その含有量によっては、脆くて壊れやすくなります。そこで炭素の量を変化させることでその強度がと強くなったり、弱くなったりします。引張強さ、降伏点※1はC量の増加(パーライトの増加)とともに大きくなり、共析組織※2で最大となります。伸び、絞り材料の靭性(ねばさ)はC量が増すにしたがって小さくなります。
※1 降伏点とは、応力が材料の弾性限界を超えて変形がはじまる点
※2 共析組織とは、二つ以上の固相がある組織
オーステナイトステンレス鋼・・・オーステナイトステンレス鋼とは、常温でオーステナイト※3(鉄の一種ととらえてください。)を主要な組織とするステンレス鋼です。
このオーステナイトステンレス鋼にクロム(Cr)を18%、ニッケル(Ni)を8%混ぜたSUS304(18-8ステンレス鋼)は乾燥した塩素ガスでの高温ガス腐食に対する耐用温度は炭素鋼より高い。耐食性、加工性、溶接性のいずれもFe-Cr系ステンレス鋼より優れています。ただし、使用環境によっては粒界腐食、孔食、応力腐食割れなどの局部腐食を生じます。炭素量が少ないほど、溶接熱影響部に生じる粒界腐食が防止できます。
※3 オーステナイトとはγ鉄に他の鉄を溶かしたものをいい、γ鉄とは、鉄を温度を上げて面心立方格子であり、非磁性体に変わったものをいう。
フェライト系ステンレス鋼・・・フェライト※4系ステンレス鋼(SUS430)は塩化物による応力腐食割れを生じにくいです。
※4 酸化鉄を主成分とするセラミックスの総称
Cr-Mo鋼・・・CrはCrの酸化物皮膜を生成し、皮膜は緻密で保護性があるので、クロムの増加とともに耐酸化性を示します。
クリープ現象・・・材料がある温度以上で、一定応力のひずみが時間とともに大きくなり、最終的に破断する現象。
低温材料
低温材料に求められることは、もちろん低温になっても使用できることです。しかしながら、金属は種類によって低温になると脆性※5を示します。
※5 脆性とは、低温になると脆(もろ)く破断するようになる現象
低温脆性に強い金属は、Alとその合金、オーステナイト系ステンレス鋼で、原子配列上対象度が高い面心立方格子では、冷却の際に起こる原子の不等收縮において、粘性変形が容易であるため、脆性を示しません。
シャルピー衝撃試験：金属材料の靭性(低温脆性)を評価する試験
非金属材料
有機材料：一般に熱伝導率が小さいですが、耐食性に優れています。
熱可塑性樹脂：加熱によって柔らかくなる樹脂
例：ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアミド、ポリカーボネイト
熱硬化性樹脂：一度加熱して成形すると再度加熱しても形が変わらない樹脂
例：エポキシ樹脂、フェノール樹脂
エラストマー：弾性の大きい有機材料
例：天然ゴム
ライニング材：厚さ1㎜以下の被覆によって配管や機器等の防食として用いるもの
無機材料
カーボン：不浸透黒鉛と呼ばれ、熱による衝撃には強いものの、機械的な衝撃には弱い
セラミックス：ケイ酸塩を主体としたものやアルミナ等も用いられます。エンジニアセラミックスは従来より脆さを改善し、高靭性を有します。
複合材料
FRP(Fiber Reinforced Plastics)：樹脂をガラスやカーボン等の繊維で強化したもの。耐熱性、耐薬品性、耐食性を有します。
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