合金と焼入れ

ショートカット: 違い、類似点、ジャカード類似性係数、参考文献。

合金と焼入れの違い

合金 vs. 焼入れ

合金（ごうきん、alloy）とは、単一の金属元素からなる純金属に対して、複数の金属元素あるいは金属元素と非金属元素から成る金属様のものをいう。純金属に他の元素を添加し組成を調節することで、機械的強度、融点、磁性、耐食性、自己潤滑性といった性質を変化させ材料としての性能を向上させた合金が生産されて様々な用途に利用されている。 一言に合金といっても様々な状態があり、完全に溶け込んでいる固溶体、結晶レベルでは成分の金属がそれぞれ独立している共晶、原子のレベルで一定割合で結合した金属間化合物などがある。合金の作製方法には、単純に数種類の金属を溶かして混ぜ合わせる方法や、原料金属の粉末を混合して融点以下で加熱する焼結法、化学的手法による合金めっき、ボールミル装置を使用して機械的に混合するメカニカルアロイングなどがある。ただし、全ての金属が任意の割合で合金となるわけではなく、合金を得られる組成の範囲については、物理的・化学的に制限（あるいは最適点）が存在する。. 入れ（やきいれ、）とは、金属を所定の高温状態から急冷させる熱処理である。焼き入れとも表記する。 広義には、金属全般を所定の高温状態から急冷させる操作を行う処理を指し、狭義には、鉄鋼材料（特に鋼）を金属組織がオーステナイト組織になるまで加熱した後、急冷してマルテンサイト組織を得る熱処理を指す。本記事では、狭義の方の鋼の焼入れについて主に説明する。 焼入れを行うことにより、鉄鋼材を硬くして、耐摩耗性や引張強さ、疲労強度などの強度を向上させることができる。焼入れ性がよい材料ほど、材料内部深くまで焼きを入れる（マルテンサイト化させる）ことができる。焼入れしたままでは硬いが脆くなるため、靭性を回復されて粘り強い材料にするために焼戻しを焼入れ後に行うのが一般的である。焼入れ処理にともなって割れやひずみなどの欠陥が起きる可能性があり、冷却方法などに工夫が行われる。.

合金鋼

合金鋼（ごうきんこう）とは、炭素鋼に一つまたは数種の元素（合金元素という）を添加してその性質を改善し、種々の目的に適合するようにした鋼のことである『機械材料学』、日本材料学会、太洋堂、2000年、ISBN4-901381-00-8、237頁。一方で、鋼自体に鉄合金という意味があるのでいわゆる自家撞着的用語であり、使用範囲が曖昧なので学術論文ではあまり使用されない。従って同じものを合金鋼ではなく、特殊鋼と呼ぶ場合が多い。 それぞれの合金元素添加量については下限が定められており、FeとC以外の元素いずれもがその下限に満たないものは、合金鋼と呼ばない。このような鋼は炭素鋼と呼ぶ。 ISOでの下限は、次のようになっているが、特に優れた効果をもつものであれば添加元素と認められる。 Al:0.1、B:0.0008、Co:0.1、Cr:0.3、Cu:0.4La:0.05、Mo:0.08、Nb:0.06、Ni:0.3、Pb:0.4Se:0.1、Te:0.1、Ti:0.05、V:0.1、W:0.1、Zr:0.05 これらの合金元素の合計量が5以下ならば低合金鋼、5～10ならば中合金鋼、10以上ならば高合金鋼と呼ぶ。特に特殊鋼において多元系化が進められており、 中でも工具鋼において、最多元系のものが開発されている。.

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工具鋼

工具鋼 （こうぐこう、tool steel）とは、金属・非金属材料の切削、塑性加工等を行なう工具ならびに治具に用いられる鋼である。日本工業規格においては、炭素工具鋼、合金工具鋼ならびに高速度工具鋼の3種が定義されている『機械材料学』、日本材料学会、太洋堂、2000年、ISBN 4-901381-00-8、254頁。 強度と耐衝撃性・耐摩耗性に優れ、手動工具（ハンドツール）の他、金属加工に用いられる刃物、治具、金型、掘削工具、切削工具等に用いられる鋼である。また過去には転がり軸受、ピストンピン等のエンジン部品・摩擦機械・摺動部品等の境界潤滑状態で使われた材料である。もともと炭素鋼から発展した工具向けの用途を意図した特殊鋼ゆえ、工具・金型以外への適用はそれよりも用途に適した合金鋼への移行が進んだ。.

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マルテンサイト

マルテンサイト（martensite）は、Fe-C系合金（鋼や鋳鉄）を安定なオーステナイトから急冷する事によって得られる組織である。体心正方格子の鉄の結晶中に炭素が侵入した固溶体で、鉄鋼材料の組織の中で最も硬く脆い組織である。 1891年にドイツの冶金学者(Adolf Martens)により発見され、マルテンサイトという名称も、彼の名前に由来している。現在ではあまり使用されないが、組織形状が麻の葉に似ていることから、日本の冶金学者本多光太郎による麻留田（マルテン）という漢字の当て字がある。.

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クロム

ム（chromium 、Chrom 、chromium、鉻)は原子番号24の元素。元素記号は Cr。クロム族元素の1つ。.

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炭素

炭素（たんそ、、carbon）は、原子番号 6、原子量 12.01 の元素で、元素記号は C である。 非金属元素であり、周期表では第14族元素（炭素族元素）および第2周期元素に属する。単体・化合物両方において極めて多様な形状をとることができる。 炭素-炭素結合で有機物の基本骨格をつくり、全ての生物の構成材料となる。人体の乾燥重量の2/3は炭素である​​。これは蛋白質、脂質、炭水化物に含まれる原子の過半数が炭素であることによる。光合成や呼吸など生命活動全般で重要な役割を担う。また、石油・石炭・天然ガスなどのエネルギー・原料として、あるいは二酸化炭素やメタンによる地球温暖化問題など、人間の活動と密接に関わる元素である。 英語の carbon は、1787年にフランスの化学者ギトン・ド・モルボーが「木炭」を指すラテン語 carbo から名づけたフランス語の carbone が転じた。ドイツ語の Kohlenstoff も「炭の物質」を意味する。日本語の「炭素」という語は宇田川榕菴が著作『舎密開宗』にて用いたのがはじめとされる。.

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相図

図（そうず、phase diagram）は物質や系（モデルなどの仮想的なものも含む）の相と熱力学的な状態量との関係を表したもの。状態図ともいう。 例として、合金や化合物の温度や圧力に関しての相図、モデル計算によって得られた系の磁気構造と温度との関係（これ以外の関係の場合もある）を示す相図などがある。.

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銅

銅（どう）は原子番号29の元素。元素記号は Cu。 周期表では金、銀と同じく11族に属する遷移金属である。英語でcopper、ラテン語でcuprumと言う。.

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金属

リウム の結晶。 リチウム。原子番号が一番小さな金属 金属（きんぞく、metal）とは、展性、塑性（延性）に富み機械工作が可能な、電気および熱の良導体であり、金属光沢という特有の光沢を持つ物質の総称である。水銀を例外として常温・常圧状態では透明ではない固体となり、液化状態でも良導体性と光沢性は維持される。 単体で金属の性質を持つ元素を「金属元素」と呼び、金属内部の原子同士は金属結合という陽イオンが自由電子を媒介とする金属結晶状態にある。周期表において、ホウ素、ケイ素、ヒ素、テルル、アスタチン（これらは半金属と呼ばれる）を結ぶ斜めの線より左に位置する元素が金属元素に当たる。異なる金属同士の混合物である合金、ある種の非金属を含む相でも金属様性質を示すものは金属に含まれる。.

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鉄

鉄（てつ、旧字体/繁体字表記：鐵、iron、ferrum）は、原子番号26の元素である。元素記号は Fe。金属元素の1つで、遷移元素である。太陽や他の天体にも豊富に存在し、地球の地殻の約5%を占め、大部分は外核・内核にある。.

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鋼

鋼（はがね、こう、釼は異体字、steel）とは、炭素を0.04～2パーセント程度含む鉄の合金。鋼鉄（こうてつ）とも呼ばれる。強靭で加工性に優れ、ニッケル・クロムなどを加えた特殊鋼や鋳鋼等とあわせて鉄鋼（てっこう）とも呼ばれ、産業上重要な位置を占める。.

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浸炭

浸炭（しんたん、滲炭とも、英語：carburizing）とは、金属（特に低炭素鋼）の加工において、表面層の硬化を目的として炭素を添加する処理のことである。主に耐摩耗性を向上させるために行われる。 浸炭は素材を硬化させるための準備であり、硬化そのものは焼入れ・焼戻しにより行う。浸炭された金属は表層の炭素量のみが多い状態となる。焼入れに伴う硬化の程度は炭素量に強く依存するため、この状態で焼入れを行うと、内部は柔軟な構造を保ったまま、表面のみを硬化させることができる。従って耐摩耗性と靭性を両立させることが可能である。また浸炭後の後処理によって表面層と内部の間に応力が生じ、これが割れ（き裂や破壊）に対する抵抗性を与える。主に重機や機械部品などに行われる。.

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