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読み込み中...2種類の金属を混ぜた合金が、温度と成分比率によってどのような状態(液体、固体、またはその混合)になるかを示した地図のような図。液相線、固相線、共晶線などの境界線で区切られた各エリアが、特定の金属組織を表している。
溶接や鋳造で損傷した部品の修理方法を検討する際、状態図を理解していると、加熱・冷却プロセスでどのような組織変化が起こるか予測でき、適切な補修方法の選定や、修理に起因する新たな欠陥の発生防止に役立つ。
日本産業規格(JIS)で定められた材料の種類、化学成分、機械的性質、製造方法などを表す記号。最初のアルファベットで大まかな材質(S:鉄鋼, F:鋳鉄, A:アルミ)、続く数字や記号で詳細な特性を示す。
事故で破損した機械の部品を交換する際、図面に記載されたJIS記号を正確に読み解くことで、同等以上の性能を持つ代替材料を選定できる。記号の誤読は、強度不足による二次災害を引き起こす可能性があるため極めて重要となる。
材料を引っ張ったときに、内部に発生する力(応力)と、材料の伸び(ひずみ)の関係をグラフ化したもの。このグラフから、材料の強さ(引張強さ)、変形のしやすさ(降伏点)、ねばり強さといった機械的性質を読み取ることができる。
構造物が過大な力で変形・破壊した事故の原因調査において、部材の応力-ひずみ線図を理解していれば、どの程度の力で永久変形が始まり、どの程度の力で破壊に至ったのかを科学的に推定する根拠となる。
鉄は温度によって原子の並び方(結晶構造)や磁石につく性質が変化する。結晶構造が変わることを「同素変態」(例:α鉄→γ鉄)、磁性が変わることを「磁気変態」と呼ぶ。これらの変化が起こる特定の温度を変態点という。
火災現場で熱を受けた鉄骨の損害調査を行う際、変態点以上の温度に達したかどうかで鉄骨の強度低下の度合いを判断する。熱処理によって組織が変化している可能性を考慮する必要がある。
金属材料を加熱・冷却することで、内部の組織を変化させ、硬さや粘り強さなどの性質を改善する技術。焼入れは急冷して硬くする処理、サブゼロ処理は焼入れ後に残る不安定な組織を安定化させるための深冷処理を指す。
精密機械の軸受が早期に摩耗した事故調査で、サブゼロ処理が不十分だったために経年変形(使用中の寸法変化)が生じた可能性を疑うなど、熱処理の不備が損害原因となりうることを理解しておく必要がある。
材料の機械的性質を調べる試験。硬さ試験(ビッカース、ロックウェル等)は材料の変形しにくさや耐摩耗性を、衝撃試験(シャルピー、アイゾット等)は材料が衝撃的な力に対してどれだけ粘り強いか(脆くないか)を評価する。
破損した部品の破面を観察し、脆性的な破壊か延性的な破壊かを見極めるとともに、硬さ試験や衝撃試験の結果から、材料がもともと規格通りの品質を持っていたか、あるいは経年劣化等で性質が変化していなかったかを判断する材料となる。
| 比較軸 | ビッカース硬さ (HV) | ロックウェル硬さ (HR) | ブリネル硬さ (HB) |
|---|---|---|---|
| 圧子の形状 | 正四角すいのダイヤモンド | 円すいダイヤモンド or 鋼球 | 超硬合金 or 鋼の球 |
| 測定対象 | くぼみの対角線の長さ | くぼみの深さ | くぼみの直径 |
| 主な特徴・用途 | 高精度で硬軟問わず測定可能。薄板や表面硬化層、微小部の測定に適す。 | 測定が迅速・簡便。製品の品質管理や受入検査に多用される。 | 不均一な材料の平均的な硬さを測定するのに適す。鋳物などに用いられる。 |
| 比較軸 | 熱可塑性樹脂 | 熱硬化性樹脂 |
|---|---|---|
| 熱に対する挙動 | 加熱すると軟化・溶融し、冷却すると固化する。この変化を繰り返すことができる。 | 最初の加熱で化学反応を起こして硬化し、その後は再加熱しても軟化・溶融しない。 |
| リサイクルの可否 | 溶かして再利用することが可能。 | 再利用は困難。 |
| 代表例 | ポリエチレン(PE), ポリプロピレン(PP), ナイロン, アクリル樹脂, スチロール樹脂 | フェノール樹脂, エポキシ樹脂, メラミン樹脂, 不飽和ポリエステル樹脂 |