機械構造用鋼

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問題一覧

機械構造用鋼とは、(1)によって形を完成したのち、(2)と(3)の熱処理を行うことで強靭な性質を付与して使用する鋼である。

機械加工, 焼入れ, 焼戻し

機械加工は、状態図においてどの領域で行われる？

γ単相

焼入れと焼戻しの二つの熱処理をまとめて何という？

調質処理

機械構造用鋼は、炭素濃度が(1)〜(2)mass %である。

0.1, 0.6

連続冷却を行う際、組織がMとM+Pの境界の冷却速度を(1)といい、M+PとPの境界の冷却速度を(2)という。

上部臨界冷却速度, 下部臨界冷却速度

オーステナイト状態から(上部)臨界冷却速度以上で冷却すると、マルテンサイトとなって硬化する現象を何という。

焼入硬化

焼入硬化の支配因子を3つ答えよ。

鋼材の寸法, 冷却剤の冷却能, 鋼自身の硬化しやすさ

焼入硬化の支配因子の一つである鋼材の寸法では、鋼材の大きさにより焼入れの効果が変化する。この効果を何という。

質量効果

鋼材の寸法や冷却剤の冷却能により、鋼材の中心にできるパーライトである(1)の大きさが異なる。(1)が残らない最大の直径を(2)といい、水焼入れと油焼入れでは、(水焼入れ/油焼入れ)の方が(2)が小さい。

未硬化芯, 臨界直径, 油焼入れ

焼入硬化の支配因子の一つである鋼自身の硬化しやすさは、(1)という性質が大きいほど硬化しやすい。

焼入性

焼入性とは何か。

ゆっくりと冷却してもマルテンサイト組織になりやすい性質

焼入性に影響を与えるものを3つ答えよ。

炭素量, オーステナイト粒径, 合金元素の種類と量

合金元素を添加する目的は何か。

焼入性の向上

焼入性の評価法の一つで、試験片をγ単相まで加熱したのち端面に水を噴射することで端面からの距離と組織の変化を観察する試験を何という。

ジョミニ試験

ジョミニ試験において、鋼の焼入性を示すパラメータである端面から1/2の硬さを有するまでの長さを何という。

ジョミニ距離

亜共析鋼、共析鋼、過共析鋼のうち最も焼入性が良いのはどれ？

共析鋼

マルテンサイトの硬さは、(1)のみに依存する。

炭素量

焼戻しとは、(1)温度以下で保持する熱処理である。焼戻しの目的は、(2)の向上であり、(2)の指標は応力ひずみ曲線における(3)(破壊に要するエネルギー)である。

A1, 靭性, 面積

靭性の評価法の一つで、破壊前後の振り子の角度差(位置エネルギー差)を測定する試験を何という？

シャルピー衝撃試験

一般的なマルテンサイトの焼戻し過程は、第一段階が(1)〜(2)℃、第二段階が〜(3)℃、第三段階が(4)〜(5)℃、第四段階が(6)℃で行われる。第一〜三段階では(7)炭化物や(8)炭化物の生成や、(9)の分解が起き、第四段階では(10)の分解や炭化物生成能がある合金を含むならば合金炭化物が生成し(11)が起こる。

100, 200, 280, 300, 500, 600, η, χ, 残留オーステナイト, セメンタイト, 二次硬化

マルテンサイトの結晶構造は(1)であるが、焼戻しを行うことで(2)となる。

bct, bcc

焼戻し過程において、ある温度域では靭性が著しく下がる。この現象を何という。

焼戻し脆性

約300℃の焼戻しによって靭性が著しく現象を(1)という。原因として、(2)の分解、(3)の遷移がある。この現象は、炭素鋼、合金鋼のうち(合金鋼のみ/炭素鋼のみ/ともに)起こる。

低温焼戻し脆性, 残留オーステナイト, 炭化物, ともに

500℃付近で焼戻しを行うことにより靭性が低下する現象を(1)という。この原因は、鋼中のP, Sb, Sなどの(2)が結晶粒界に偏析して脆化するからである。この現象は、炭素鋼、合金鋼のうち(炭素鋼のみ/合金鋼のみ/ともに)起こる。

高温焼戻し脆性, 微量不純物, 合金鋼のみ

高温焼戻しは、(1)を重視する(低炭素鋼/高炭素鋼)に(2)℃付近で行われる。一方、低温焼戻しは、(3)・(4)を重視する(低炭素鋼/高炭素鋼)に(5)〜(6)℃付近で行われる。

靭性, 低炭素鋼, 650, 硬さ, 耐摩耗性, 高炭素鋼, 150, 200

超強靭鋼とは、引張強さが(1)MPa、降伏応力が(2)MPaである機械構造用鋼である。

1372, 1176

超強靭鋼の主な種類を4つ答えよ。

マルテンサイト鋼, 2次硬化鋼, オースフォーム鋼, マルエージ鋼

マルテンサイト鋼は、焼入れ後、焼戻し第(1)段階で焼戻しすることで(2)を高める。多くの(3)を添加することで(4)を上昇させることができる。

1, 靭性, Si, 低温焼戻し脆性温度

2次硬化鋼は、焼入れ後、2次硬化現象を利用して強度を高める。(1)の強い元素(Mo, V, W, Ti)を含む。合金元素の添加を調整することで、初期のマルテンサイトの硬さよりも高くすることが(可能/不可能)である。

炭化物生成能, 可能

オースフォーム鋼は、鋼を(1)化し、TTT曲線の(2)温度に急冷し、加工後焼入れする処理により得られる。この工程は、代表的な(3)である。(2)温度で加工するため、C曲線が十分長時間側にずれる(4)や(5)を添加することが必要である。

オーステナイト, 入江, 加工熱処理, Ni, Cr

マルエージ鋼は、炭素を(含む/含まない)マルテンサイトを(1)によって強靭化した鋼である。代表的なマルエージ鋼は、(2)鋼である。具体的な方法は、(2)鋼にMo, Al, Co, Tiが微量に添加されており、焼入れ後(3)℃程度の温度で時効し(4)を微細析出する。マルエージ鋼で析出する(4)は、A3Bの(5)相やAB2(6)相で高温で安定する。マルエージ鋼のマルテンサイトの結晶構造は(7)である。

含まない, 時効析出, Fe-Ni, 500, 金属間化合物, γ’, Laves, bcc

マルテンサイト鋼、2次硬化鋼、オースフォーム鋼、マルエージ鋼それぞれの強靭化の原因を答えよ。

マルテンサイト, 合金炭化物, 加工熱処理, 金属間化合物

オースフォーム鋼の代表例は、(1)鋼、(2)鋼である。

Ni-Cr, Ni-Cr-Si

マルテンサイト鋼において、Niが添加される理由は何？

マルテンサイト変態を容易に起こしやすくするため

焼戻し温度を上げると、一般に鋼の強度は(上がる/下がる)

下がる

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