金属概論:金属の基礎

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  【金属の工学的分類】

 金属の分類として,材料工学上からの分類として,工業材料としての分類と金属の密度の違いによる分類例を次に示す。


金属の工業材料としての分類
分 類 材料の例
  鋼 steel    機械構造用炭素鋼,一般構造用炭素鋼など 
  合金鋼 alloy steel    クロム鋼,ニッケル鋼,不銹鋼(ステンレス鋼),高速度鋼,工具鋼など 
  鋳鉄 cast iron    可鍛鋳鉄,球状黒鉛鋳鉄(ダクタイル鋳鉄)など 
  非鉄金属
  non-ferrous metal
  実績の多いものに,銅(Cu)および合金,アルミニウム(Al)および合金,ニッケル(Ni)および合金などがある。 
  低融点金属
  low melting metal
  アルカリ金属{リチウム(Li),ナトリウム(Na),カリウム(K),ルビジウム(Rb),セシウム(Cs)},亜鉛(Zn),インジウム(Ir),ガリウム(Ga),スズ(Sn),ビスマス(Bi),鉛(Pb)などを主成分とした合金など,一般には錫(スズ)の融点(230℃)より低い融点を持つ金属および合金 

 単一の金属を「純金属」(pure metal)といい,金属元素と他の元素(金属元素の場合もあれは非金属元素の場合もある)との化合物を「合金」(alloy)という。
 合金は,純金属が持たない性質を持ち,工業用材料として広く用いられているものがある。
 その中で,鉄鋼(steel)は,本質的に鉄と炭素の合金であり,インフラ設備,工作機械,輸送機械等の様々な分野で主要材料としての実績が多い。
 

金属の密度による分類例
分 類 元素(密度g/cm3)の例
  軽金属    マグネシウム(Mg , 1.74),ベリリウム(Be , 1.85),アルミニウム(Al , 2.70),チタン(Ti , 4.50),アルカリ金属のリチウム(Li , 0.53),ナトリウム(Na , 0.77),カリウム(K , 0.86),ルビジウム(Rb , 1.53),セシウム(Cs , 1.93),アルカリ土類金属のカルシウム(Ca , 1.55),ストロンチウム(Sr , 2.64),バリウム(Ba , 3.51)など 
  重金属    ヒ素(As , 5.73),錫(α-Sn 5.77 ,β-Sn 7.37),ジルコニウム(Zr , 6.52),亜鉛(Zn , 7.14),クロム(Cr , 7.19),マンガン(Mn , 7.21),鉄(Fe , 7.87),カドミウム(Cd , 8.65),コバルト(Co , 8.90),ニッケル(Ni , 8.91),銅(Cu , 8.94),ビスマス(Bi , 9.78),モリブデン(Mo , 10.28),銀(Ag , 10.5),鉛(Pb , 11.3),ハフニウム(Hf , 13.3),水銀(Hg , 13.5),ウラン(U , 19.1),タングステン(W , 19.3),金(Au , 19.3),プルトニウム(Pu , 19.8),白金(Pt , 21.4) ,イリジウム(Ir , 22.6)など  

 金属を密度で分類する場合は,明確な定義はないが,一般的には密度 4~5g/cm3を下回るものを軽金属(light metal),上回るものを重金属(heavy metal)と呼んでいる。
 俗には,鉄の比重(7.87)を上回る金属を重金属という場合も多い。
 
【参考資料】
 1)大澤直 『金属のおはなし』 日本規格協会,2008年
 2) 伊藤尚夫,無機化学シリーズ11「金属元素の化学」培風館,1972年
 3) 齋藤勝裕 『金属のふしぎ』 ソフトバンククリエイティブ,2009年

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