時効 (金属)

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時効（じこう、英語：aging）は、金属の材料特性が時間の経過とともに変化すること。

金属製品は製造過程での意図的な「焼入れ」加工の他にも、その出荷後に削り出しや溶接などで熱が加わる過程が多いが、これらの工程においても、加熱と冷却によって内部は過飽和固溶体となり、微量の金属間化合物原子の析出が起こる。それは時間と共に増加していき、経年変化で素材の特性が変化していく。これが時効である。変化は最初に硬化して行きやがて最大値を過ぎた後は、硬度が落ちてゆく^[1]。

似たような金属の特性として、金属に対して断続的に力が加わり続けると金属結合の結合力が劣化していく金属疲労が挙げられる。

金属の特性が時間経過に従って人間にとって良い方向に変化することは「時効」と呼ばれるが、悪い方向に変化する場合は「経年変化」と呼ばれる^[1]。

[編集] 時効硬化

最初の時効硬化は、ジュラルミンで発見された。1906年、ドイツのウィルム（Alfred Wilm）の研究によって発明されたジュラルミンは、ウィルムがその後も研究を重ねるうちに、ハガネのように加熱後の急冷という「焼入れ」を行なうことで、逆に硬度が落ちるという現象を見つけ、その原因を考えていた。1907年、たまたま焼入れ後に時間が経ったジュラルミンの硬度が非常に上がっていることに気づき、時効硬化を初めて発見した。

時効硬化はその後、いくつもの合金で発見された。

• ベリリウム鋼（Cu-Br）
• コルソン合金（Cu-Ni-Si）
• クロム鋼（Cu-Cr）
• 黄銅（Cu-Zn）

ジュラルミンは常温環境下では焼入れ後、20時間程度で最大硬さに達して、以後は硬さが衰える過時効（後述）となる。銅合金では数分後、黄銅では数年と時効硬化の長さは金属ごとに大きく異なる^[1]。

[編集] 過時効

時効硬化の原因となった微量の金属間化合物原子の析出が、更に進むことで、金属の性質が硬度を落とすまでに変化してしまう。これが過時効である^[1]。

[編集] 出典

1. ^ ^{い ろ は に} 大澤直著　『金属のおはなし』　日本規格協会　2006年1月25日第1版第1刷発行　ISBN 4542902757

[編集] 関連項目

• 合金
• 過飽和
• 固溶体
• 金属疲労