機械　機械材料と加工性

67問 • 2年前

まーぼまーぼ

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問題一覧

一般に、金属材料は強さが大きく展延性にとんでいるので、大きな力を加えて薄くしたり曲げたりしやすい。

⭕️

材料が引張り、圧縮、曲げなどの外部圧力にどれくらい耐えるかということは、加工の難易度に関係するとともに、製品の品質に影響することはない。

❌

材料の強さとは、材料が外部の力に抵抗する程度を数値で表したものをいい、単位には［N/m㎡］や［Pa］を用いる。

⭕️

引張試験は、試験片に引張力を後々に加えて、試験片が任意の断面で破断するまでの（　　　）の関係を調べることである。

力と変形量

引張試験に用いる試験片はその形状と寸法により、JIS に1号〜（　）号が規定されている。

力を除くと試験片が原形に戻る限界点を（　　）という。

弾性限度

左図の降伏現象のうち Y1 を上降伏点といい、Y2 〜Y3 のうち慣性効果によるものを除いた、ほぼ一定の応力状態における最小の応力を（　　）という。

下降伏点

一般に、降伏点といえば、上降伏点を用いることが多い。

⭕️

一般に、降伏点といえば、上降伏点を用いることが多い。その後、さらに荷重がかかり最大応力を迎える。この時の応力を「　　」といい、引張力を加えた場合は「　　」という。

極限強さ, 引張強さ

破断点において、断したときの試験片の最小断面積から絞りを算出し、試験片の長手方向の変形量から（　）を算出する。

伸び

一般に、金属材料では、破断までのひずみが大きな材料は（　　）に富んでおり、引張強さや降伏点・耐力が大きく、伸び・絞りの（　　）ものほど加工しにくい。

展延性, 小さな

一般に、硬い金属材料は強いが伸びや絞りが小さく、（　　）性質を持つ。

こわれやすい

機械材料は、（①）によっておよその機械的性質を知ることができ、硬さは（②）にも関係があるので、多くの機械部品では（①）が重要視される。

硬さ, 耐摩耗性

硬さ試験には、「（　　）試験法」と「（　　）試験法」がある。

押し込み, 動的硬さ

押し込み試験法は、ダイヤモンドや焼き入れ鋼などの硬い材料（圧子）を規定の形状や寸法の押し込み具で試験片に押し付け、その部分にできた圧痕（永久変形）から硬さを求める。（　　）硬さ、（　　）硬さ、（　　）硬さがある。

ロックウエル, ビッカース, ブリネル

動的硬さ試験法は、一定の形状と寸法、重量のハンマーなどを試験片に衝突させて、そのときの反発の大きさや角度などから硬さを調べるため、試験片にくぼみや形状変化がみられる。ショア硬さ、ヌープ硬さがある。

❌

機械部品には急激な荷重（衝撃荷重）が加わり、破壊を起こす場合がある。破壊しやすい性質を（　）といい、破壊しにくい性質を（　）という。

脆性, 靭性

金属材料の靱性を判定するために実施される（　　　）は、V形の切り込みを設けた試験片にハンマーを振り下ろし、ハンマー振り下ろし位置に設定した時の持ち上げ角 ed と、試験片破壊後に惰性で振り上がった振り上がり角eBから、試験片の磯壊に要するエネルギーを求める試験である。

シャルピー衝撃試験

振り上がり角が小さい（ハンマーが低い位置までしか振り上がらない）ほど、試験片が破壊するまでにより多くのエネルギーを吸収することができた、すなわち材料の脆性が高いことを示す。

❌

靱性のある金属材料は、板や棒などへの塑性加工がしやすい。

⭕️

ピアノ線材などの特殊用途用合金剛の疲れ強さは、S -N曲線から求める。

⭕️

疲れ強さは、（　　）と（　　）の総称である。

疲れ限度, 時間強さ

左図は、繰返し荷重を受けた鋼に生じた応力と、その鋼が破壊するまでの繰返し回数との関係を示した（　）-（　）曲線である。

S, N

一般に、金属材料は高温では強さや硬さが（　）して変形しやすくなり、低温では強さや硬さ（　）が、もろくなる傾向がある。

低下, 増す

炭素鋼においては、常温以下の低温になると衝撃値が急激に変化してもろくなる性質がある。この性質を（①）といい、この温度を（②）という。（②）以下では衝撃荷重を受けるところに（③）ことが大切である。

低温脆性, 遷移温度, 使用しない

鈴や低融合金では、常温でも一定の小負荷を連続して受けると次第に変形（クリープ）しない。

❌

金属は、常温では結晶粒の集まりの多結晶体（例外：水銀）で、一般に、展延性に富み、（　　　　）。

変形しやすく、強くて硬い

金属を構成している原子は規則正しく配列している。これを（①）という。大部分の金属の（①）は、体心立方格子、面心立方格子、ちゅう密六方格子のいずれかに属している。

結晶格子

金属が、温度の変化によって固体から液体に変わることを融解といい、液体から固体に変わることを凝固という。

⭕️

同じ金属でも冷却速度が早いと結晶粒は（①）なり、硬くて伸びが（①）なる。遅いと結晶粒は（②）なり、柔らかくて伸びが（②）なる。

小さく, 大きく

合金において、溶かし合わせた金属または非金属の各元素のことを（　）といい、その量の割合を（　）という。

成分, 組成

融液を徐々に冷却すると純金属は、ある一定の温度で凝固が始まりやがて固体化するが（　）は2 種類以上の元素が溶け合っているため、ある温度範囲をもって進行し、その間の温度変化は純金属と比べてやや（　　）。

合金, 複雑に変化する

合金は、一方の金属の原子の間に、もう一方の金属の原子がランダムに分布している均一な（①）の場合と、一定の組成と固有の構造をもった化合物の場合がある。母体金属に合金元素が溶け込んだ状態になると、たがいに識別できない均質な組織の個体となる。その状態の個体を（①）という。

固溶体

周浴体は置換型固溶体と侵入型固溶体に分類することができる。

⭕️

置換型固溶体とは、溶媒原子の代わりに溶質原子が置き換わるものである。それぞれの原子半径が同じぐらいであると置換がおこなわれやすく、原子半径の違いがか（　）ぐらいまでは、成分比の全体にわたって完全に（　　）。

10%, 固溶する

侵入型固溶体とは、原子半径の小さい元素（水素(H)、炭素(C)）、窒素(N)、ホウ素（B)、酸素（0) など）が（　　）の原子間の（　　）に侵入するものである。

金属結晶格子, すきま

固浴体はいずれの場合でも母体金属にほかの合金元素の原子が加わっており、母体金属性質と違ったものになる。一般には母体金属に比べて強く硬くなる。

⭕️

母体金属と合金元素が科学的に結合したものを（　　）という。金属間化合物は、一般にか硬くて（　　）ため変形しにくい。

金属間化合物, 硬くてもろい

合金の結晶構造は、合金元素の種類が多くなっても合金の成分や組成などによって異なり、純金属・固溶体・金属間化合物などの個体が単体もしくは混合していない状態でつくられる。

❌

金属材料の変態の一つに結晶構造の状態変化がある。結晶構造の状態変化を変態といい、変態の起こる温度を（　）という。

変態点

金属材料には、外力で変化させたあとに外力を取り去ると元に戻る（　　）と、外力を取り去っても変形が残る（　　）とがある。

弾性変形, 塑性変形

金属材料の塑性変形を利用した加工法には、鍛造・曲げ・圧延・押出し・引抜きなどがあり、それぞれスパナ・パイプ・レール・アルミサッシ・線材などがつくられる。

⭕️

金属材料の塑性変形は、結晶の（　）や（　）による変形によって起こる。

すべり, 双晶

結晶構造としては、一般に、面心立方格子の金属は変形しずらく、ちゅう密大方格子の金属は塑性変形しやすい。

❌

加工硬化した金属材料を加熱すると、結晶粒内のひずみが（　　）、冷間加工による影響が除かれて（　　）の加工を続けることができるようになることを（　　）という。

解消され, 加熱後, 回復

加熱温度を上昇させることで、ひずみをもたない新しい結晶が成長し、全体が新しい結晶に置さ換わること（　　）という。再結晶が発生する温度以下で行う加工を（　　）、再結晶が発生する温度以上で行う加工を（　　）という。

再結晶, 冷間加工, 熱間加工

冷間加工は、薄板や線材のように寸法精度や表面の滑らかさ、また、強さ・硬さが求められる場合に行われる。

⭕️

金属材料の加工性には、（　　）、（　　）および（　　）がある。

可融性, 展延性, 被削性

可融性とは、融点以下の高温になると溶けて（　　）状態になる性質をいう。展延性とは、力を加えて薄くしたり曲げたりする、（　　）性質をいう。夜削性とは、材料の（　　）のことをいう。

流動性, 変形できる, 削りやすさ

金属材料の加工性の一つに展延性があり、この性質を利用した工作法を塑性加工という。

⭕️

鉄鉱石は高炉によって鋭鉄（せんてつ）となる。

⭕️

銑鉄はもともと、（①）の含有量が多く、理素・マンガン・リン・黄などの不純物も含まれているため圧延加工が（②）が、融点が低く（③）が良いので（④）をつくるのに適している。

炭素, できない, 流動性, 鋳物

銑鉄を鋼にするは、銑鉄やくず鉄を製鋼路に入れて溶解し、酸化剤や溶剤を入れて炭素を（　　）まで減らし、不純物を取り除いて（　　）にする。

2%以下, 溶鋼

製鋼路で作られた溶鋼は、（　　）によって各種の製品に変化するための（　　）に形成される。

連続鋳造設備, 鋼片

鉄鋼材料の性質に大きな影響を与える合金元素は（①）であり、（①）の含有量によって、純鉄・鍋・鋳鉄の3つに大別される。

炭素

炭素鋼とは、鉄と炭素の合金である鋼の一種で、炭素以外の含有元素の量が合金鋼に分類されない量以下である鋼である。加工が（　　）なので一般的によく使用される（　　）である。

容易で廉価, 鉄鋼材料

炭素鋼は、含有されている炭素量が（　）なると、（　　）が増す反面、伸び・絞りが減少し、（　　）が小さくなる。

多く, 引張強さ・硬さ, 展延性

純鉄は、（　）よって、結晶構造や性質を異にするα鉄・y鉄・b鉄に変化する。

同素変態

炭素鋼のa 固容体は、727°Cで最大0.0218%の炭素Cを固容できる。このα固容体の組織は（　　）ともよばれる。

フェライト

炭素鋼のγ固容体は、1147°Cで2.14%の炭素Cを固容できる。このγ固浴体の組織は（　　）とよばれる。

オーステナイト

焼入れは、炭素鋼をカッコ（　）させ強くする目的で行われる。特定の温度に（　）し、その温度で十分な時間保持したのち、（　）する操作をいう。

硬化, 加熱, 急冷

オーステナイトの状態から急冷して（　）すると、炭素鋼は（　）の硬い組織になる。これを（　）とじるという。

焼き入れ, α鉄, マルテンサイト

焼き入れ後の硬さは炭素量によって変わるが、材料の直径や厚さによっても異なってくる。このことを焼き入れの（①）という。炭素鋼は（①）が大きく、直径が大きくなると内部の焼き入れ硬さが低くなる。しかし、マンガン、クロム、モリブデンなどの合金元素を加えると、（①）が（②）なり、焼入れで生じるひずみや焼割れが少なく、直径が大さくても中心までよく（③）する。

質量効果, 小さく, 硬な

一般に、炭素鋼では炭素量0.8%以下のものが構造用に用いられている。

❌

炭素鋼が赤熱性を起こすと、鍋材にき裂が入り、高温での加工性を悪くするため、鍋中の黄は機械構造用炭素鋼では 0.035 %以下、一般構造用圧延鋼材でも0.050%以下と規定されている。

⭕️

強靱鋼とは、焼き入れによって硬さを増した炭素鋼などに（　）を加え、靭性を与えた機械構造用合金（軸・歯車・ボルト等）である。

焼戻し

建設機械部品として使われる強靭鋼に含まれる主な合金元素には、マンガン Mn やクロム Crがある。

⭕️

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一般に、金属材料は強さが大きく展延性にとんでいるので、大きな力を加えて薄くしたり曲げたりしやすい。

⭕️

❌

材料の強さとは、材料が外部の力に抵抗する程度を数値で表したものをいい、単位には［N/m㎡］や［Pa］を用いる。

⭕️

引張試験は、試験片に引張力を後々に加えて、試験片が任意の断面で破断するまでの（　　　）の関係を調べることである。

力と変形量

引張試験に用いる試験片はその形状と寸法により、JIS に1号〜（　）号が規定されている。

力を除くと試験片が原形に戻る限界点を（　　）という。

弾性限度

下降伏点

一般に、降伏点といえば、上降伏点を用いることが多い。

⭕️

極限強さ, 引張強さ

破断点において、断したときの試験片の最小断面積から絞りを算出し、試験片の長手方向の変形量から（　）を算出する。

伸び

展延性, 小さな

一般に、硬い金属材料は強いが伸びや絞りが小さく、（　　）性質を持つ。

こわれやすい

硬さ, 耐摩耗性

硬さ試験には、「（　　）試験法」と「（　　）試験法」がある。

押し込み, 動的硬さ

ロックウエル, ビッカース, ブリネル

❌

機械部品には急激な荷重（衝撃荷重）が加わり、破壊を起こす場合がある。破壊しやすい性質を（　）といい、破壊しにくい性質を（　）という。

脆性, 靭性

シャルピー衝撃試験

❌

靱性のある金属材料は、板や棒などへの塑性加工がしやすい。

⭕️

ピアノ線材などの特殊用途用合金剛の疲れ強さは、S -N曲線から求める。

⭕️

疲れ強さは、（　　）と（　　）の総称である。

疲れ限度, 時間強さ

左図は、繰返し荷重を受けた鋼に生じた応力と、その鋼が破壊するまでの繰返し回数との関係を示した（　）-（　）曲線である。

S, N

一般に、金属材料は高温では強さや硬さが（　）して変形しやすくなり、低温では強さや硬さ（　）が、もろくなる傾向がある。

低下, 増す

低温脆性, 遷移温度, 使用しない

鈴や低融合金では、常温でも一定の小負荷を連続して受けると次第に変形（クリープ）しない。

❌

金属は、常温では結晶粒の集まりの多結晶体（例外：水銀）で、一般に、展延性に富み、（　　　　）。

変形しやすく、強くて硬い

結晶格子

金属が、温度の変化によって固体から液体に変わることを融解といい、液体から固体に変わることを凝固という。

⭕️

同じ金属でも冷却速度が早いと結晶粒は（①）なり、硬くて伸びが（①）なる。遅いと結晶粒は（②）なり、柔らかくて伸びが（②）なる。

小さく, 大きく

合金において、溶かし合わせた金属または非金属の各元素のことを（　）といい、その量の割合を（　）という。

成分, 組成

合金, 複雑に変化する

固溶体

周浴体は置換型固溶体と侵入型固溶体に分類することができる。

⭕️

10%, 固溶する

金属結晶格子, すきま

⭕️

母体金属と合金元素が科学的に結合したものを（　　）という。金属間化合物は、一般にか硬くて（　　）ため変形しにくい。

金属間化合物, 硬くてもろい

❌

金属材料の変態の一つに結晶構造の状態変化がある。結晶構造の状態変化を変態といい、変態の起こる温度を（　）という。

変態点

金属材料には、外力で変化させたあとに外力を取り去ると元に戻る（　　）と、外力を取り去っても変形が残る（　　）とがある。

弾性変形, 塑性変形

⭕️

金属材料の塑性変形は、結晶の（　）や（　）による変形によって起こる。

すべり, 双晶

結晶構造としては、一般に、面心立方格子の金属は変形しずらく、ちゅう密大方格子の金属は塑性変形しやすい。

❌

解消され, 加熱後, 回復

再結晶, 冷間加工, 熱間加工

冷間加工は、薄板や線材のように寸法精度や表面の滑らかさ、また、強さ・硬さが求められる場合に行われる。

⭕️

金属材料の加工性には、（　　）、（　　）および（　　）がある。

可融性, 展延性, 被削性

流動性, 変形できる, 削りやすさ

金属材料の加工性の一つに展延性があり、この性質を利用した工作法を塑性加工という。

⭕️

鉄鉱石は高炉によって鋭鉄（せんてつ）となる。

⭕️

炭素, できない, 流動性, 鋳物

2%以下, 溶鋼

製鋼路で作られた溶鋼は、（　　）によって各種の製品に変化するための（　　）に形成される。

連続鋳造設備, 鋼片

鉄鋼材料の性質に大きな影響を与える合金元素は（①）であり、（①）の含有量によって、純鉄・鍋・鋳鉄の3つに大別される。

炭素

容易で廉価, 鉄鋼材料

炭素鋼は、含有されている炭素量が（　）なると、（　　）が増す反面、伸び・絞りが減少し、（　　）が小さくなる。

多く, 引張強さ・硬さ, 展延性

純鉄は、（　）よって、結晶構造や性質を異にするα鉄・y鉄・b鉄に変化する。

同素変態

炭素鋼のa 固容体は、727°Cで最大0.0218%の炭素Cを固容できる。このα固容体の組織は（　　）ともよばれる。

フェライト

炭素鋼のγ固容体は、1147°Cで2.14%の炭素Cを固容できる。このγ固浴体の組織は（　　）とよばれる。

オーステナイト

硬化, 加熱, 急冷

オーステナイトの状態から急冷して（　）すると、炭素鋼は（　）の硬い組織になる。これを（　）とじるという。

焼き入れ, α鉄, マルテンサイト

質量効果, 小さく, 硬な

一般に、炭素鋼では炭素量0.8%以下のものが構造用に用いられている。

❌

⭕️

強靱鋼とは、焼き入れによって硬さを増した炭素鋼などに（　）を加え、靭性を与えた機械構造用合金（軸・歯車・ボルト等）である。

焼戻し

建設機械部品として使われる強靭鋼に含まれる主な合金元素には、マンガン Mn やクロム Crがある。

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