基礎材料組織学 第 12 回

前回： ・てこの関係

・共晶型（Ⅰ）平衡状態図

今回： ・共晶型（Ⅱ）平衡状態図

・固溶強化

・析出強化

「基礎材料組織学」第 12 回

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12.1 共晶型（Ⅱ）平衡状態図

●A金属とB金属がある範囲内でそれぞれ固溶

体を形成し，かつそれらが混ざり合う

・固溶体：

・固溶体：

・液相線： 固相線：

●図中 E’の組成を持つ合金を液相からゆっくり冷却

①温度 E 直下：

・組成

・存在割合

②室温：

・組成

・存在割合

・

●図中 q の組成の場合

①液相線との交点 Lq 直下：

図 12.1 共晶型（Ⅱ）平衡状態図

［大学基礎 機械材料 SI 単位版，実教出版］

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②固相線との交点 Ep 直上：

・組成

・存在割合

③Ep 直下：

・組成 ・存在割合

④室温：

・組成 ・存在割合

・例題：組成 y の合金を液相からゆっくり冷却した場合，以下について述べよ．

①183℃直下で生じる現象

②183℃直下における組成

③ 〃 存在割合

y

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12.2 固溶強化

●

・問い：全ての金属において，固溶強化は適用出来るのか？

12.3 析出強化

●Al－Cu 系における固溶体：

図 12.3 固溶濃度と Al 格子定数の関係

［新版 基礎機械材料学，朝倉書店］

図 12.4 固溶濃度とα-Fe 強度の関係

［新版 基礎機械材料学，朝倉書店］

図 12.2 固溶体形成による格子ひずみ

［新版 基礎機械材料学，朝倉書店］

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・ゆっくり冷却：

・急速に冷却：

・本来，室温では固溶できない程の Cu 量を含んだ固溶体：

●

→特定の熱処理（時効処理）により

①

②

③

を連続的に析出していく

●析出強化のメカニズム

1)

2)

3)

図 12.5 Al－Cu 系

平衡状態図（一部）

［新版 基礎機械材料学，朝倉書店］

図 12.6 析出強化の形態

［新版 基礎機械材料学，朝倉書店］

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12.4 第 12 回講義に関する意見・感想・質問のまとめ

●意見・感想

・次回のテストに向けてしっかり復習する，しっかり復讐しておきたい，次回の小テストはこれまでに比べると

範囲が広いのでしっかりと復習していきたい，新しい知識を確実に身に付けられるように頑張りたい，小

テストでも解答に苦戦しているため分かるようになるまで復習をする，平衡状態図は 3 種類ともだいたい

同じ見方だったのでよく復習したい，特定の熱処理による溶質原子の集合体や中間相粒子・安定相粒子

の形成の仕方をしっかりと頭に入れたい，来週の小テストは穴埋めなのでしかっり語句の復習をしすぐに

答えが書けるようしたい，図から読み取りを正確に行えるように練習しておきたい，共晶型平衡状態図の

組成の部分を間違ってしまったのでしっかり復習したい，時間を多めにかけて復習したい，プリントを見返

して素早く計算できるようにしたい，何度も似たようなグラフが出てきているがなかなか理解できないので

しっかり最初から復習していきたい，共晶型(Ⅱ)平衡状態図での固溶体α、βそれぞれの組成や存在割

合の出し方を温度によってどう値が変化するのか練習する，今まで出てきたものと比較しながら知識を定

着させていきたい，はじめと比べて内容が濃くなってきているので短時間の復讐では間に合わない，次回

の小テストに向け固溶強化についてよく復習したい，析出強化について復習しておく：24

・共晶型(Ⅱ)平衡状態図でもなんとかその組成や存在割合などの求め方を理解することが出来た，析出と

はどういうことなのかが理解できた，前回に引き続き共晶について理解することができた，固溶強化によ

り転位の運動が妨げられることが分かった，固溶強化について原子モデルからイメージするのは分かり

やすかった，複雑な処理を必要とするが析出強化がとても万能な強化手法であることがよくわかった，分

かりやすかった，共晶型(Ⅱ)の平衡状態図について理解することができた，全率固溶型平衡状態図と共

晶型(Ⅰ)平衡状態図について復習をしていたため理解しやすかった，今回の小テストと講義で平衡状態

図に関しては問題もある程度解けるくらいには理解できた，析出強化によって母相と切り離された新生面

が形成することがわかった，それなりに理解出来た，平衡状態図の読み取り方が身についてきた，とても

理解しやすかった，図やグラフと併用してあると格段に理解がしやすい，固溶強化について理解が深まっ

た，平衡状態図についてさらに理解できた：20

・共晶型(Ⅱ)平衡状態図が 1 番難しく感じた，個溶強化と析出強化といった材料の強化について学んだが自

分の中でまだあまり整理出来ていない部分が多い，析出強化が複雑で理解が難しかった，難しかった，

だんだんやってる内容が難しくなってきた，組成と存在割合がどちらがどちらかわからなくなることがある，

グラフ等の情報量が増え読み取る要素が格段に増えたので少し難しくなったように感じた，存在比率の

出し方でどの値を使うか理解が追いつかなかった，だんだん難しくなってきている：9

・形は違えど同じやり方で興味深かった，一つの平衡状態図から任意の温度でのα固溶体の組成やα固

溶体とβ固溶体の存在割合などの情報が得られるのが面白い，固溶体の形成で転位の運動を妨げ「強

化」させることができるということに「なるほど…」となった，身の回りにある合金と呼ばれる材料は固溶強

化や析出強化といった手法で強度がより高まっていたり使いやすくなっているのだなと感じた，析出強化

で CuAl?の形成が特定の熱処理で段階的に析出されるのについて興味深いと思った，金属にも過飽和と

いう状態があるのは初めて知った，析出強化によりどれぐらい材料が強化されるのか気になった：7

・今回の小テストは時間ギリギリの提出になってしまった，未だに存在割合の計算をスムーズに行うことが

出来ていないと今回の小テストで感じた，前回の復習が足りず小テストの出来が良くなかった，図の見方

があやふやだったので小テストが難しかった，小テストの問題量が少し多かった，今回の小テストは前回

の講義内容の復習が足りてなく時間がかかり全て解けなかった，今回の小テストは難しくて提出ギリギリ

になって焦った：6←うーん，計算量も大したことないですし，理解できていれば即決で解答できる類の問

題ですので，問題量も全く多くないです．この程度で時間が足りないのはやはり復習が足りない，というこ

「基礎材料組織学」第 12 回

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とですね．

・共晶型Ⅱ平衡状態図での組成や存在割合などの求め方について学ぶことができた，共晶型(II)平衡状態

図について確認し固溶強化･析出強化について学んだ，共晶型(Ⅱ)平衡状態図について学んだ，いろい

ろな平衡状態図の見方を学べた：5

・後から慌てないように期末試験やレポートの準備を進めていく：2

・特になし：2

・以下一人ずつ：

小テストの難易度授業の進行度ともにちょうどよかった

今回の小テストはよくできたと思う←良かったですね！

前回の講義ノートの最後の例題について 固相=10-0/40-0 ではなくて 40-10/40-0 では←指摘ありがとうご

ざいます，その通りでした．修正しておきます．

自分の不注意で最後の 20 分ぐらいの時間に PC の電源が落ちてしまってその間の説明を聞けなかった

←電源が落ちるというのは・・・？そもそも下手すれば PC 自体のトラブルに繋がりそうですが，大丈夫だっ

たでしょうか？

析出強化の冷却の話では小学生か中学生の時に習った火山岩と深成岩と似ているものを感じた←急冷

により組織を制御するのは，今後また鋼の焼入れでも出てきます．

●質問

・今回の共晶型(Ⅱ)の具体的な例はなにになりますか？←例題でも出した Pb-Sn 系ですね．

・水曜日の補講が受けられない場合、小テストが受けられなくなるが、それは成績に影響しますか←もちろ

んその回の小テスト点数としては 0点になりますが，そもそも小テストは全体の成績中 40点分で，かつ 13

回の合計 130点を 40点換算しますので，1 回の小テストは全体の約 3点程度です．

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12.5 第 11 回小テスト解答

Q.1 右図の X の状態（組成：A 90％−B10％）からゆっくり冷却した場合，以下の問いに答えよ．［各 2点］

a) 温度 T2直上での組織の状態

b) 〃 で存在する各相の組成

c) 〃 各相の存在割合

d) 温度 T2直下で生じる現象

e) 〃 での組織の状態

A.1

a) 初晶 A 金属と液相の混合状態

b) 固相の組成：A100%−B0%

液相の組成：E点が該当→ A40%−B60%

c) 固相の存在割合：eE

T2E=

50

60 = 0.833… → 83.3%

液相の存在割合：1 - 0.833… = 0.166… → 16.7%

d) 共晶

e) 初晶 A 金属と共晶の固相混合状態

X

e