腐食概論:腐食の基礎

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  【金属の結晶構造】

 実用金属は,金属原子が規則的に並んだ結晶粒(crystal grain)の集合体で構成されている。結晶粒と結晶粒の界面を結晶粒界(grain boundary)という。結晶粒界は,原子の配列に乱れがあるとともに不純物が濃縮するため,腐食の起点になり易い。
 金属原子の比較的規則正しい配置の最小単位を結晶格子という。多くの金属は,体心立方格子(body-centered cubic lattice,略称bcc),面心立方格子(face-centered cubic lattice,略称fcc)及びちゅう密六方格子(六方最密充填構造ともいう,hexagonal close-packed lattice,略称hcp)のいずれかに属する。結晶格子それぞれの特徴は次の通りである。
 
 体心立方格子は,すき間の占める容積割合が32%と多い。この格子は,原子が移動し難い構造のため,この構造の金属は変形しにくい材料となる。
 例として,α鉄(常温),クロム,モリブデン,タングステンなどがこの構造をとる。
 
 面心立方格子は,すき間の占める容積割合が26%と低いが,原子の移動が比較的容易な構造のため,この構造の金属は,展性,延性に優れ,高い加工性を示す。
 例として,金,銀,白金,γ鉄(高温),アルミニウム,銅,鉛などがこの構造をとる。
 
 ちゅう密六方格子は,すき間の占める容積割合が26%と面心立方格子と同等であるが,原子のずれることができる方向が一方向の構造で,硬くて脆い金属となる。
 例として,亜鉛,マグネシウム,αチタン,コバルト,カドミウムなどがこの構造をとる。

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