私のメモ書きみたいなものです。

１．摩擦圧接
摩擦圧接とは軸圧力をかけながら、母材の接触面で相対運動を起こすことで、摩擦熱を発生させ運動の急停止とともに軸圧力を付与し圧接する方法である。これには２種類の方法があり、ブレーキ法と呼ばれる大容量ブレーキで急停止させる方法と、フライホイール法と呼ばれる回転軸側にフライホイールを取り付けその運動エネルギーを短時間に放出させて圧接する方法がある。これらの特徴としては、後者の方が短時間で圧接ができ望ましいが、加圧力が大きくなり装置が大型になるので一般的には前者のブレーキ法が用いられることが多い。また接合時のパラメータとしては、摩擦圧力、アプセット圧力、摩擦時間、回転数などがあるが、継手強度に及ぼす影響としてはアプセット圧力が顕著であることが知られている。
この特徴としては、
１． 異種材料の接合が容易である。
２． 接合時に発生する酸化物や反応物がバリとなって排出される。
３． 高い精度と接合強度を得られる。
４． 継手形状が棒状しかとれない。

２．爆発圧接
爆発圧接は第一次世界対戦中に偶然発見された技術であり、爆発後の爆弾の破片が他の金属に付着していることから発見されたといわれる。この接合は爆薬の爆発によって接合する方法で、変形速度（10９／sec）が非常の高速であるため、変形抵抗が大きく減少し、接合界面は流体の挙動に似た流動をしめす。
この接合の特徴としては、
１．溶融接合ではないので、ほとんどすべての金属の組み合わせで接合ができる。
２．接合強度が高く、２時加工に耐える。
３．接合界面に特有の波状模様ができる。
４． 欠点として、爆薬を用いるため環境に留意しなければならない。
５． また継手形状が板状に限定される。
６． 大量生産方式としては不十分である。
爆着が可能であるかどうかは、これは母材の性質、合わせ板と母材の間隔、爆薬の種類と量で決まる。商業的にはトランジション継手として安定した生産がなされている。

３．拡散接合
拡散接合とは２つの表面を高温と圧力を十分な時間をかけ、母材の融点以下の温度で圧力は降伏応力以下で一般に行なわれる接合法である。JISでは「母材を密着させ、母材の融点以下の温度条件で、塑性変形を生じない程度に加圧して、接合界面に生じる原子の拡散を利用して切後うする方法」と定義されている。拡散接合のコントロールには５つのパラメータがあり、時間、温度、圧力、表面状態、その雰囲気である。またアルミと鉄の接合には２つの一般的に知られている問題がある。
１．強固で安定な酸化膜（10nm以下）がアルミニウム側に存在し接合を阻害する。
２．もろい金属間化合物を生成するため、強度を大幅に低下させる。
この生成物の阻害方法は、拡散律速となる元素を添加する、もしくは拡散の障壁となる薄膜を用いる、などで拡散を促進させる方法としては、一定量のMgを含むアルミニウム合金は高いMgの拡散ため、拡散接合が容易になることが実験的に確認されている。
この拡散接合において、アルミニウム側の合金元素による影響は継手強度に大きく影響を与えることがある。それゆえ合金元素が継手に及ぼす接合強度や拡散接合の条件についての研究がなされた7)。
　Fig.14はSi，Cu、Mgをアルミニウムに添加して時の影響を示している８）。5.6％までのSiは接合強度を上昇させることがわかった。これは金属間化合物生成する際、核生成を遅らせる効果があり、これよりSiを多く含有すると、金属間化合物の核生成を抑制する。
LaynerとKurakinはSiの影響を金属間化合物に関して論じた８）。しかし、この初期成長に関してはFeAl3よりはむしろAlｘSiｙFeｚが生成するためと考え、これが拡散の障壁になり、それゆえ、
FeAl化合物の生成を遅らせると考えた。彼らは、Siを1.2％含有したアルミニウムと鋼をロール圧接し、その後焼鈍しを行った。これにより、薄いFe-Si-Alの化合物が金属間化合物の成長を遅らせる効果があることがわかった。
　Kurakinは真空Armco鉄と高純度アルミニウムを用いて、Siの金属間化合物の成長に及ぼす影響についてロール接合した試験片をもって調査した。彼はFe３SiAl12なる層がアルミニウム原子が鉄側に拡散する時よりも鉄原子がアルミニウム側に拡散する時により生じると仮定した。これがKirkendallの空孔−機械的特性を低下させる−を長時間、焼鈍しを行うと生じさせることになってしまう。
　銅元素の影響も調査されて、３％までなら継手強度を上昇させることになることがわかった。Cuは金属間化合物化合物の成長を促進する効果があるが、核生成までの時間を遅らせる効果があることが分かった。
Mgは接合強度を低下させる影響がある。これはアルミニウム中のMgの高い拡散のため、完全に接触する前、初期接触の段階で金属間化合物が確認され、ボイドが消滅する前から、アルミニウム−マグネシウム合金ではMgの存在で拡散が促進され、150℃〜250℃までの温度では空孔を保持する能力が失われていた。このように温度を長く保持すると継手界面の過度の空孔のため、急速に拡散がおきる。
　また鋼種については、C%の低い物のほうが化合物層を抑制し、ロール圧接の成果であるが、0.08％までの酸素と窒素を鋼に添加することにより、アルミニウムの拡散障壁となる酸素を含む窒化物層が生じ、合金層の生成が抑制されることが明らかにされている７）。

４．ロール圧接
このロール圧接とは、接合する２つの両金属板を同時に圧延し接合する方法で、爆発圧接と同じように高い接合部強さを有するアルミニウムクラッド鋼が製造できることが知られている。アルミニウムクラッド鋼はそれ自体を主要材料とした構造物の製造、または鋼構造物とアルミニウム構造物を連結するためのトランジション継手などの利用がある。これ自体では良好な継手を示すが、しかしこれにアーク溶接法などの溶融溶接法が採用される時、その熱サイクルでアルミニウムと鋼の接合界面に脆弱なFe-Al系の金属間化合物が生成して接合部強度が低下するというのが実用上の問題である。
他のロール圧接時の問題点とすれば、
１． 冷間加工では圧接に要する圧下率が大きいこと、および芯材の変形抵抗が大きいことにより、圧延能力の大きい圧延機が必要になる。
２． 圧接温度を高くすると、圧接を阻害する酸化物が界面に生成する。
３． 加工硬化するので、再結晶焼鈍しを施す必要があるが、軟鋼の再結晶温度と、金属間化合物の生成温度がほぼ等しく、芯材の軟化と同時に金属間化合物が生成してしまう。

５．ろう接
ろう接とは母材を溶融させることなく接合部の隙間に、溶融したろう（溶加剤）を流入させ、冷却・凝固させて接合する方法であり、この特徴としては、
１． 母材を溶融させる必要がないことであり、このために母材への熱影響が少なくなる。
２． 接合に伴う、母材の性質劣化が少なく、複雑な形状の物の接合が可能である。
３． また、ろう材の種類を選択することで、異種材料や特殊な材料に接合が可能である。
アルミニウム合金は一般的にアルミニウムーシリコンを溶加材として使用しろう接される。また多くのアルミニウム合金は、おなじろう接合金を用いることでステンレス鋼とろう接することができる。

ドイツのBIAS研究所で開発された方法で、Fig.23に示すように炭素鋼を約1200℃にレーザ加熱した後、ローラーでアルミニウムに圧接して、接合する方法である。接合界面には８ないし１０μm以下の金属間化合物が生成するが、A6061板とSPCC鋼板の接合継手の強度は充分で自動車のボンネットの軽量化に利用が可能である。
　ここではアルミと鉄の金属間化合物（FeAl、FeAl2、FeAl３、Fe２Al５等）の生成反応が350℃以上で起こる"拡散律速"の反応であることに注目しており、それをレーザーの急速加熱・冷却特性を利用して、制御していることである。レーザとしては始めランプ励起のレーザが用いられたが、コストやビーム吸収性のよいダイオードレーザを用いている１2）。

６．超音波溶接
この超音波接合はFig.24に示すように２つの部材をホーン（チップ）とアンビル間に挟んで加圧し超音波振動を与える仕組みである。この接合法は非鉄金属との接合に優れている。材料の硬度は重用な要素で、ホーン側の部材が塑性変形し、弾性変形、塑性変形の繰り返し過程を与えられるため一定の塑性変形が可能な材料を使用しなければならない。鉄系が適していない理由としては、弾性・塑性ともに変形量が極端に小さいためである。
この接合法の特徴として、
１． 溶接が融点以下の温度で行なわれるため、融接法と比べ溶接部への熱影響が少ない。
２． 超音波振動の摩擦により部材表面の浄化作用を促進する。
３． 銅合金、アルミ合金、銀、金などのように、電気抵抗が小さく熱伝導が大きい材料に適する。
４． 生産中における接合強度のばらつきが小さい。
５． エネルギー消費率が小さい。
６． ガス、異臭などは発生せず環境にやさしい。
などが挙げられる。16)
　超音波接合ではせいぜい摩擦熱よる発熱でTmの1/3程度にしかならず、冷間圧接できる。17)通常、ブースターとホーンで増幅され、出力は20000Hz、63.5μｍほどである。
　しかし、Sn、Pn、Znのように常温で再結晶温度を超えている材料は超音波接合には適さない。これらはめっき材料として広く利用されているが、界面での摩擦抵抗が少ないため、部材に超音波振動による内部応力を与えることができず十分な接合強度は得られない。

７．ガス圧接
ガス圧接14）とは酸素とアセチレンを混合して得られる酸素・アセチレン炎が使用される。この接合法は熱伝導度、酸化傾向などの観点から、非鉄金属の接合にはほとんど用いられていない。この時接合温度が内部では1300℃付近に達するため、固相接合の一種であり、溶融溶接では割れなどが大きな問題となりがちなクロムモリブテン鋼、工具鋼、レールなどのような高炭素鋼などの接合および工具鋼、低合金鋼のような異種金属の接合に用いられる。
この特徴としては、
1． 接合操作がほとんど機械的であり、作業者の熟練を要しない。
2． 接合のための加熱温度が比較的低い、
3． 装置が比較的簡単で持ち運びが容易であり機動性に優れる。
4． 接合所要時間が短い。
5． 固相接合全般にいえるが、接合前の界面状態が継手性能に大きく影響する。
アルミニウム全般
１． 複合材
デュポン社のアルミナ繊維FP/Al複合材の特性は引張り弾性率が22400〜23800kgf/mm2、引張り強度が59.5〜66.5KGF/mm2、密度3.25G/mm３でEはアルミニウムの３倍です。繊維の替りにAl2O3、SiC、Bなどの分散強化複合材も。
繊維径２〜4.5μｍのAL2O3−SiO2/Al系複合材は耐摩耗性、高温強度、良好な熱伝導性を持つので、これを使って信頼性の高いピストンを開発してディーゼルエンジン用に実用化している。
２． 超塑性
これは棒状試験片を両端から引張ると、塑性変形をして延び、中央付近でネッキングをして局部的に細くなって切断されます。数十％のびるが。しかし、ある条件を？整えると、低融点共晶合金でネッキングもおこさず飴のように1950％も延びる。結晶粒界のすべりを基礎にして、各結晶粒の相対的移動によって選られるとしている。もちろん高温ではこうした伸びに対して加工効果が起こらないことが前提ですが、結晶粒が等軸で結晶粒度を10μｍ以下にして変形塑性中結晶は成長もしないことなどがその条件です。
Al-6Cu-0.5Zrは350〜475℃で最大伸び1200％以上といわれ、この他AL-Mg、AL0Ni、Al-Siなど各合金も超塑性を示すとされる。
３． 高剛性
Al-Li合金である。Liは密度が0.53G/cm3でアルミニウムの約1/5、その融点は186℃。Al-Li合金系はLiが１％添加されると、密度が３％低下し、弾性率が６％増すといわれる。Li1.2％添加したAL-Li-Cu合金は（2020）は、7075に比べ、靭性は低く、強度が同じで低密度（３％減）高剛性（８％増）で耐食性が優れている。

アメリカのホール、フランスのエルーが1886年アルミナを電気分解して還元抽出。電解法。1896年に大阪に住友伸銅所がアルミニウム板の生産を開始。これが現在の住友軽金属工業に。アルミニウムは地球上3番目に多い。１．酸素49.5％、２．珪素25.8％、３．アルミニウム7.6％。
ボーキサイトは水酸化アルミニウム。アルミナ分を50％以上含むもの。
Al-Mg、海水での耐食性よい。押し出し性は6000系合金。アルミニウムは完全人体に無害。普通50〜150ミリグラムあり。オングストロームは10-10ｍ。AL-Zn-Mg系合金HD?常温で3月で常温時効硬化し、母材の90％以上に。

宝石
アルミニウムの化合物は一般にとても硬くてもろく耐久性がある。熱に強く、薬品につよい。
・ サファイア、ルビー、オリエンタル・アメジスト、エメラルド（酸素との化合物）
・ トパーズ（フッ素、珪素との化成物）
・ 雲母、ガーネット、長石（珪酸との化成物）
・ トルコ石（硫黄との化成物）
・ ヒスイ（珪酸、ナトリウム、酸素との化成物）
このうち、ルビーやサファイヤ、エメラルドなどは、酸化アルミニウムつまりアルミナを原料に2050℃の高温で人工合成できる。ベルヌーイが1902年にルビーの合成に成功。

一般にアルミニウム合金はその比重（2.7）が鋼（7.8）に比べはるかに小さいためその強度を比重で割った比強度を見るとアルミニウム合金の比強度は鋼の約２倍となる。縦弾性率が鋼の1/3、引張り強度が約2/3なので構造物にかかる応力の種類によっては鋼より肉を厚くする。
X線による組織分析によって結晶格子におけるすべりはその金属原子が尤も蜜に並んでいる平面−このような原子密度の大きい平面間の距離は最大で、その間の結合力は最小−及びその面方向におきることがわかった。アルミニウムは面心立方格子なのですべり面は４つですべり方向が３つあり12のすべりかたができる。よって外の結晶構造をもつ金属に比べると力が加えられると元に戻らない塑性変形が容易です。
加工硬化で金属を強化するのは外力によって転移が結晶表面や粒界から新しく発生するばかりか結晶内に存在する転移自身も発生源となって転移線の長さを広げ、加工の進展に伴って転移密度は１〜10万倍に大きくなる。こうなると転移が結晶内を移動したくても互いにもつれあってすべり面を移動できなくなる。これを動かすのには大きい力が必要で塑性変形に対する抵抗が増えたことになる。これが常温における加工硬化である。
これを加熱することで結晶内に閉じ込められた内部欠陥が逃げる。これが回復。格子ひずみが解消。高純度は耐食性いいが、（99.99％）、99％くらいだと劣る。強度はでる。Mgを添加すると強度が上昇する。

1903年ドイツのウィルムがAL-Cu-Mg合金を作り、硬度測定開始。1906年焼き入れをしたままの試料を２間放置し硬度を測定。大きく硬度があがる。時効硬化とよび、Duran市であったのでジュラルミンと命名。この理由は２つで安定化するために析出した銅原子による固溶体の接合ひずみによつ硬化、析出した微粒子による分散硬化である。
この過飽和固溶体は不安定なためこの合金を常温から100℃〜150℃に放置すると安定になるためみずから徐々に推移する。
過飽和固溶体（SS）−GP１−GP2−中間層―安定層
最初SS中にある溶質原子の銅化合物は直径約100オングストロム、厚さ約２Aの微粒子として薄い層を作る。これは数原子程度でGuinerとPrestonの頭文字をとってGPゾーンである。
したがってｋの熱処理による時効硬化とはGp集合体、中間層の接合状態、安定析出層の分散状態などを合金の組織内に作ることでこれらの微粒子の発生するごとにこの合金は強さやその他の性質が変わる。このどの応対が合金を最も強固にするのかは合金の種類によって異なる。
ジュラルミンなら３日放置することで36Kgf/mm2以上になる。焼鈍しした軟質材は22Kgf／mm２であるが溶体化処理後の熱処理である。

結晶としての塑性変形は、またはその一部の移動です。前の場合の変形（ずれ方）は、化粧の粒界を通り、一部が移動するときの変形は結晶内を通るのでずれの形式がどちらになるかは変形時の条件によります。
一般に金属の強度を考える場合、結晶粒の一部が動く、つまり変形が主として結晶内を通る場合を扱う。なぜなら粒界に添う移動は結晶粒の一部が移動して形を変えながら粒の相対一を変えるときだけに起こり、結晶間のずれが多くなると塑性は急に低下して遂には脆性破壊をおこします。それで強度は結晶性の一部が移動して起こる塑性変形に対する抵抗であると考える。結晶の集合体（多結晶）である、金属の強度とは、個々の粒内でのずれに対する抵抗の総和としてとらえることができます。こうして外力に対する塑性変形は、結晶内の転移の移動により行われることは明白である。
多くの金属は荷重をかけ、とりのぞくと弾性域の範囲で本に戻るｽﾌﾟﾘﾝｸﾞﾊﾞｯｸをおこす。鉛などは、弾性域を持たずに塑性変形だけで変形する代表である。
強度だけをとるとアルミニウムは7000系（Zn）、2000系（Cu）、6000系（Mg-Si）、5000系（Mg）、3000系（Mn）、1000系の順になる。が耐食性をみると逆になると考える。溶接性は1000系、3000系、5000系、6000系、7000系、2000系の一部の順かな。しかし、熱処理合金や加工硬化合金では溶接熱によって継手周囲が軟化するので、一般に再加熱できる小物以外には使えない。加工硬化合金の軟化したものも回復できないので、軟化した状態を設計時にとることになる。
しかし、7N01では溶接後３月くらいたつと、熱軟化部が時効硬化して母材の強度の90％以上にまで回復する。2000系や7000系は1000系よりスポット溶接などの抵抗溶接がよりよく接合できる。

電食
一般に金属は電気が通る液体中では独自の電位（ポテンシャル）をもっている。これを金属の電極電位という。電位の高い銀（−0.08V）、銅、軟鋼、アルミニウム（−0.85V）、亜鉛（−1.00V）、Mg（−1.73）となる。高いものを黄、低い物を卑という。そこで２つの金属を接合して電解汁の溶液中におくと、卑な金属がアノード（陽極）となり電流が流れる。鉄―アルミニウム系ならアルミニウムがAl-3を放出する。この跡は侵食されたことになり、これを電食（ガルバニック）とよぶ。しかし、常に乾燥していればこれはおきない。しかし、液と金属の界面に分極をおこすと、抵抗がふえる。酸化膜や他の化合物をつくり、ガスを発生して界面の抵抗を増加する。電位の低い陽極の電位が上昇、電位の高い陰極の電位が降下すると回路電圧に比べ電極間の電位が低下するので腐食電流は減少し、その結果は侵食速度が減退する。この電位差が０になればこの種の侵食は停止する。
アルミニウム合金の場合であるが、AL-Mn系ではMnAl6とAlはほとんど等電位であるが、Al-Mgでは過剰のMgでMg２Al3（β）層を粒界に連続して析出して固溶体に比べ、陽極になり、侵食は優先的に粒界に添って起こり、粒界腐食になる。

磁性の影響
磁気的原子はFe,Ni,Co。反磁性Cu,Ag,Bsなど。アルミニウムは常磁性体で微弱な磁性。Al-Mg系の5086−H24の円盤を基板とし、強力な磁性をもつγ―Fe2O3の針状微粒子を補強剤のアルミナ粒子、、結合剤としてエポキシなどの樹脂と混合したものを塗布後焼成したものです。これはコンピューターの補助記憶装置として使われるいわゆる磁気ディスクです。Alは非強度が高い。これに要求されるのは、基板が非磁性、軽量、強剛性、耐食性、耐熱性、高精度の加工性。

熱伝導
Alは３層のエネルギー帯があり、３個の最外核電子をもつ。この自由電子が熱伝導の主役となる。
大部分の固体はその内部エネルギーを２つのパターンに分けて考えられる。１つはへいきんの格子一の回りで振動する格子振動エネルギーでもう１つは自由電子の運動エネルギーである。固体が熱を吸収すると温度が上がり、内部エネルギーは増加する。熱伝導というのは格子振動のエネルギーの伝播と電子振動によって固体中を熱が伝わることで自由電子が熱の運び屋をする。ここで格子の振動エネルギーの伝播は、弾性振動ですから約10６mm/s（1000Km/s）で音波と同じ速度で、電子の速度は約10９mm/sではるかに速く、ふつうの金属では室温で電子による熱伝導は振動格子による熱伝導の数十倍といわれる。これより自由電子の振動エネルギーによるといわれる。これに対し、絶縁体は自由電子がないので、熱は伝わりにくい。低温側に移った電子エネルギーは格子に衝突して運んだエネルギーを失い、格子はそれを受け取って、熱終始は０というわけです。
Aｌ Ag Cu Fe
密度（G/cm3） ２．６９ １０．５ ８．９３ ７．８６
熱伝導（Cal/cm･s･℃） ０．５３ １．００ ０．９４ ０．１８
比熱（Cal/g・℃） ０．２２ ０．０５６ ０．０９２ ０．１１
熱拡散率 ０．８９５ １．７ １．１４ ０．２１
ALはAGの半分の熱伝導。ガラスはAlの約1/280である。
熱拡散率は鉄の4倍。

電磁波、熱を反射する。
金属はその自由電子のため、金属面で壁のようになり、光を反射する。これが金属光沢になり、90〜95％の高い反射率を示す。電磁波の周波数が高くなると、電子自体の振動は光波をほとんど影響されなくなる。これはこの媒体が光を吸収しなくなるこを意味するので、この光波は媒体を通過していく。例えば、X線やγ線は吸収されず、ほとんどの媒体で通過していく。一般に金属は固有の銀白色を示すが、金と銅は例外で有色です。銀が白色なのは、波長が0.33μｍより長い光波、すなわち可視光（0.38μｍ紫〜0.77μｍ赤）の短波長側から長波長の電磁波を反射するためである。金の色は可視光の緑より短い波長を吸収し、残りの黄や赤の補色光を反射するためである。銅は可視域で橙色より短い波長を吸収するので、可視光が赤をもつ。
このように波長によって反射率が変わり、またその表面の粗さによっても変化する。アルミの場合は酸化膜、陽極酸化皮膜、など、皮膜及び皮膜と基材との界面で各波長に対して光りを反射するので全体として反射率の低下が認められる。
Alで高反射率を要求する場合では不純物ない高純度のAlをベースにした合金を用いる。

時効の過程
析出物が析出するには時間がかかり、時効硬化する。

GPゾーンとは、過飽和固溶体中の溶質原子が局部的に集合する。（GP帯）
これが状態図に示されない、中間的な状態である、中間層を生成する。θ'層。
中間層θ'は状態図に示される安定なθ層となる。
Al-Cu合金を溶体化処理後、常温に放置するか、若干加熱して放置すると特定な原子面にCu原子が偏析してくる。
この状態をGpソーンとよび、この領域周辺では大きな格子のひずみが生成され転移の移動の大きな障害となる。さらに時効が進行するとGp帯は大きさ厚さが成長する。

次にこのGp帯が安定な相（θ―CuAL２）に成長していくが、その過程で安定なそうと組成は同じであるが、結晶構造の若干異なる中間的な析出物となる。これをθ'という。このGP→θ'→θの過程は母相の結晶格子から化合物が析出する過程で、この析出物が微細であり、広く母相に分散されまた析出物自身が硬いものであれば、転移の移動の障害物となり硬化される。しかし、析出物が成長しその粒がある程度の大きさをもつようになると軟化してくる。
このように時効硬化の現象は、析出の前段階である、GP帯による格子ひずみによるなんかと、析出段階である中間相による硬化っと、２つの硬化要因があるが、これらは連続して変化するので最高方さがどちらの段階かは合金によっても異なるのである。
SAP(Sintered Aluminium Powder)はAl2O3をAl中に微細分散強化させた焼結合金をこう呼ぶ。現在までCu,Si,FeAG、Mgなとの酸化物を分散させたものが開発されているが。

鉄鋼
αFe（BCC）常温から770℃までは強磁性。910までは常磁性。1400℃までγFe（FCC密度増す）。1536までδFe（BCC）。同素変態という。910℃から起こるα→γの変態をA3変態という。1400℃でおこるγ→δの変態をA4変態という。770℃で起こる、磁性を失う温度をA2点キュリー点という。A1は723℃の線。
一般に鉄―炭素の状態図は6.5％Cまでを扱う。共析点0.8％C以下の組成を共析鋼（パーライト）4.3％C以下の点を共晶鋼（レーデブライト）。また炭素含有量（0.02％723℃〜2.06％1147℃）を鋼、それ以上のCだと鋳鉄と呼ぶ。共析鋼をγから冷却すると、γの粒界にFe3Cの核が発生する。このFe3Cが成長すると、周辺のγは炭素濃度が減少し、αに変化していく。この変化がおこることで層状のパーライトが生成していく。冷却が遅いときはパーライトは粗大な層状となるが、冷却が速くなるとパーライトの層の間隔はせまくなり、微細なパーライトが形成。
（Hypo-eutectoid）亜共析、（Hyper-eutectoid）過共析、0.8％C共析。
Ni,MO,Coなどはγ開放型に、N,Cu,Znはγ域拡大型、これらはγ生成元素という。Cr,Mo,Si,W,V,Ti,NbAlなどはγ閉鎖型でこいつはα生成元素。Crは20％でγ域なくなる。
炭化物生成元素
元素が鉄よりCとの親和力が大きく、合金元素が少量のときはFe3C中に固溶し、その量が大きくなると特殊な炭化物を生成する。
合金元素とCとの親和力の傾向はTi>Nb>Ta>W>Mo>Cr>Mn>Feの順。これらの炭化物生成元素はBCC金属が多い。合金元素の炭化物はFe3Cより硬いので、耐摩耗性を必要とする鋼では炭化物を分散させて使用。

快削鋼ではMnを高めてMnSとし被削性を向上させ、また同様にPbを合金させたPb快削鋼ではPbは鋼中に微細分散し被削性を高めている。また鋼中のN原子はC原子と同様の効果があり、Al,Ti,V,Nb,Znなどの窒化物を鋼中に分散させた鋼もある。
オースフォーミング
γから500℃600℃に冷却し、γ状態で塑性加工を行い、その後焼きいれを行う熱処理で、強度の増加が著しく、靭性の低下はほとんどない。

マルテンサイト
変態は冷却速度に関係なく、合金元素による特定の温度である。γから急冷すると原子の拡散に時間がなく、炭素をこようした状態で結晶構造のみが面心立方から体心立方に変化。αはCをほとんど固溶しないのでMは強制的に固溶し、このため、C軸が長い、体心正方晶（BCT）で、C/Aの値はC%により大きくなる。この変態は原子が移動してFCC〜BCCを生成するのではなくFe原子が一度に動いて新しい構造となるのでパーライト生成のように拡散を伴う変態ではないので無拡散変態という。この変態の速さは10−7秒という極めて短時間でおこる。冷却を早めても阻止できない。Bainの説ではFCCは見方を変えればBCCと考えられFe原子の移動でなく、C軸が縮みA軸が膨張することいよりMが構成されると考えた。
CrやMn等をMに入れると、冷却速度を少し遅くしてもM変態がおこり、焼きがはいりやすいという。また形状によりでかいものは内部は焼きが入りにくく、鉄はｋの質量効果が置きやすいといえる。

青熱脆性
炭素鋼では250℃から350℃付近で常温よりもろくなるが、この温度では青い酸化色になるため鋼中の侵入型固溶元素であるCやNに起因するといわれる。リムド鋼には青熱脆性がみられるが、キルド鋼にはAl,Ti,C、Nを炭化物や窒化物として固定したキルド鋼には現れにくい。

一般構造用圧延鋼材
Ni鋼―Niが増加するとαでも低温度のねばさが増加する。13％Ni鋼はγ組成で、低温脆性はみられないが、９％Ni鋼はMとγが混在する組織でMの強度とγの延性を結合したような鋼である。
Ni-Cr-Mo鋼、合金中最良の鋼で高温に焼き戻すことで靭性も高く、焼き入れ可能限度は直径200mmくらい。

快削鋼
S,Pb、Caなどを添加すると被削性が上昇する。

超強力鋼
焼戻し温度を低くすると引張り強度は向上するが、300℃付近では異常な脆性化現象が現れるので、鋼の炭素量を0.2％くらいに下げ200℃くらいで焼き戻すと150kgf/mm2で靭性もある程度期待できる。これがマルテンサイト鋼。（低合金超強力鋼）
（高合金超強力鋼）
マルエージング鋼は炭素をほとんど含まない高Ni−Co鋼にMo、Ti、Al、Nbを添加し焼き入れ後、時効硬化させてマルテンサイト中にこれらの添加元素とFe、Niの金属間化合物を生成させ析出させたもの。250kgf/mm2の強度と極めて強靭な鋼が選られる。

ステンレス鋼
Feに12％以上のCrを合金させると保護皮膜が生成されて不動体化される。Niを添加させると耐酸性がます。Crはγ域を縮小させる。13％以上では高温でもγ化しない。焼き入れでマルエンサイト化するステンレスをマルテンサイト系ステンレス鋼という。γ域の外で常にαとなるステンレス鋼をα系ステンレス鋼という。耐食性ではα単層の方が望ましいが、強度を向上させるためには耐食性を若干犠牲にし炭素量を高めてマルエンサイト組織として使用する。α系は熱処理による強度の改善は期待できないが、Crが増すと耐食性はよくなり、加工性、溶接性もあがる。しかし、高クロムの鋼を長時間加熱すると、高αと低αの２相に分離し非常にもろくなる。これを475℃脆性とよぶ。M系は焼き入れ焼戻しにより、すぐれた機械的性質が選られるので、タービンのような高温、高圧下の構造材、刃物類に利用される。しかし、こいつを500℃付近で焼戻しを行うと、微細なCrを含む炭化物（CrFe）7C3が析出し局部電池を生成し、耐食性を悪くする。これはCrの炭化物の生成により、周辺き地が低Crとなるのでこの部分を基本としたσ相という金属間化合物化合物が生成する。また高Cr鋼を700〜800℃に加熱すると、FeCrを基本としたσ相という金属間化合物が析出する。このσも材質をもろくするのでσ脆性という。

Cr-Ni系ステンレス鋼
Fe-Cr-Ni系はシェフラーの状態図に代表される。18−8系ステンレス鋼は酸化性ｍ耐食性、γであるので軟質であり、溶接性、機械的性質に富む。C量を可能な限り低くし、Cr炭化物の生成を押さえる必要がある。Ti、Nbなどの炭化物生成の強い元素を合金させ、TiC、NbCのような安定な炭化物とする。また1100℃以上に加熱し、炭化物を固溶させたあと、急冷すると効果がある。

PHステンレス鋼
はAl、Ti、Nb、Cu、Pを合金元素として添加させ、γをマルエンサイトに変態させた後、480℃から566℃で時効硬化を行うとM中に微細な金属間化合物を析出し、強化される。Niを若干へらしM化しやすくしている。析出硬化ステンレス鋼の代表は17−7PHステンレス鋼である。

耐熱鋼
鋼をαでは（BCC）低温ではγより強いが、高温ではγ（FCC）のほうが強度が強い。550℃以上では結晶粒の大きい方がクリープ強度が高いので鋳造材を耐熱高温材料として用いることがある。

Ducrile to Brittle temp

BCC材料は（鉄）急激にある温度で脆性になる。遷移温度−50℃〜ー70℃くらいかな。
fcc材料（γ鉄、９％Ni鉄、アルミ）はゆっくり徐々に脆性になる。遷移温度ー150いくかなあ
よってアルミの方が、低温で強い。

超合金
800℃以上になると合金元素量がFe以上になる合金が使用され、これら超合金とよぶ。
Fe基、Co基、Ni基に大別される。

（１） Fe基合金
Ni-Cr-Fe系とNi-Co-Cr-Fe系などある。750℃から80℃まで使用できる。Ni-Cr-Fe系にはMo,V、Nb、Tiなどの炭化物形成元素を添加しγを強化したもので19−9DL、16−25−6の合金とTi、Alを添加した析出硬化を利用したA286、Incoloy901合金とがる。Coは高温強度を高めたものである。
（２） Co基合金
1000℃以上ではCo基がよいと考えられている。Co基合金はCo-Cr-Ni系で炭化物の析出による硬化型である。一般にC量が高いので鋳造材として使用される。
（３） Ni基合金
Ni-Cr合金にAl−Tiを添加しNi3Al、Ni3Tiの析出による硬化型の合金。Mo、Coの添加によりさらに高温強度を高め、900℃から1000℃で使用される。



超塑性
例としてはZn-0.4Al系、Zn-22Al系、Al-17Cuなど。（１）尾西結晶粒塑性（２）変態超塑性（３）変態誘起型がある。
（１） は合金の結晶を粒径（５μｍ）くらいにし、融点の半分以上の高温で最適のひずみ速度で引張ると大きな変形を生じる。
（２） 変態超塑性は変態のある合金を一定の荷重を加えてその変態点を上下する熱サイクルを与えると大きな変態が生じる。微細の必要なし。
（３） γを急冷するとM化するが、Ms点以上の温度でも応力をっ加えると変態が生じ、加工誘起変態といい、これがおこり始める限界の温度をMd点という。これいかで変態を誘発させながら加工すると異常な塑性を生じ加工性が上昇することがあり、変態誘起塑性という。（Transformation Induced Plasticity）という。TRIP。

形状記憶合金
見かけ上の塑性変形後に熱を加えて元に戻る現象を形状記憶効果という。実用域にあるものはTi-Ni合金とCu-Zn-Al系の合金である。これらはMs変態の一現象であることが理解されている。この種の合金を高温で適当な形に成形したあと冷却して室温にする。さらに室温で試料に大きな変形を与える。告ぎにこの合金を加熱すると、高温で成形された形状に戻ってしまう。すなわち、この合金は高温で成形されている形状を記憶していて室温で変形させても加熱するとものｔの形状に戻るというものである。
高温度で加工したある種の合金をMs変態をおこさせ、変態後に再び加工するとこの加工は見かけ上塑性変形となる。これは原子のすべりによる変形ではないので、加工後熱処理すると逆変態がおこって高温状態の形状に再び戻る。

アモルファス
金属は溶融状態から冷却すると凝固点で結晶構造をもつ固体となるが、冷却速度を極めて大きくすると凝固点を過ぎても液体状態を保ち、ついには過冷液体の状態で固体となってしまう。この固体をアモルファスと呼んでいる。こいつは高強度と高靭性と延性があり、また耐食性も高く、透磁性にすぐれる等多くの特徴があるため、一部は実用化されている。ただ急冷凝固のため大型生産は難アリ。加熱で結晶化するので高温材料としては不向き。

鋳鉄
2.04％から6.67％Cの鉄を鋳鉄という。一般に加工材は加工性に富むことが必要であるので純金属に近い組成の合金が持ちいらえる。鋳鉄はCがはるかに多いのでそのままではFe3Cの非常に多い組織になり、硬くもろくなる。切削加工も極めて難しくなるので、普通はSiを１から３％添加してCを黒鉛（Graphite）の形にするためもろくはならない。
厳密にはFe-Si-Cの３元合金と考えるべきだが、一般にはSiをCに換算するので鋳鉄をFe-Cの合金として扱う。

鋳鉄の顕微鏡組織はパーライト（黒）とセメンタイト（白）の混合を白鋳鉄（White Pig Iron）、黒鉛（黒）とパーライト（白）の混合をねずみ（Gray Cast Iron）という。この中間をまだら鋳鉄という。ねずみ鋳鉄化そ促進する元素はSi、Alなど、白鋳鉄化そ促進するのはS、Cr、V、Mn、Moなどである。
球状黒鉛鋳鉄は鋳話しで、引張り強さは普通鋳鉄の２倍以上であり、伸びも大きく年度も強く鋼に匹敵した強度をもつ。これをダクタイル鋳鉄とも呼ぶ。これは片状黒鉛鋳鉄のように黒鉛形状により強度が大きく異なることはない。これは黒鉛が球状であり、応力集中割合は黒鉛の大きさによってあまり変わらないからある。

可鍛鋳鉄
球状黒鉛が開発されるまでは白鋳鉄を熱処理によりFe3C化し、または、脱炭のための焼鈍しを行い、可鍛性のある鋳鉄を製造した。前者が黒心可鍛鋳鉄で、後者が白心可鍛鋳鉄という。可鍛鋳鉄は通常マレアブル鋳鉄と呼ばれ、片状黒鉛が生じない。C量2.2から3.0％、Si0.8から1.3％くらいで白鋳鉄をつくりこれを黒鉛化処理を行う。最初に白鋳鉄を850から950℃付近で凝固時に生成された共晶セメンタイトを黒鉛化する。その後、Ar１付近で析出するパーライトを黒鉛化させるため、その温度付近に長時間たもって除冷する。２段階の焼鈍しを行うが、第2次黒鉛化処理を省略すると、生地がパーライトとなるので、これをパーライト可鍛鋳鉄を呼ぶ。白鋳鉄中物を酸化鉄とともに容器中で約950℃に加熱、保持し、表面層からCを脱炭させ、鋼に近い組成とし、靭性を向上させたものである。この反応はFe3C＋CO2＝３Fe＋２COとなる。実際には内部まで脱炭されつのは少なく、周辺はα、内部はパーライト、焼鈍し炭素となることがおおく、肉厚があるものには不適である。

CV鋳鉄、鋳造性、熱伝導性もよく、引張り強度30から40Kgf/mm２である。

鋳鉄に要求される諸性質
（１） 耐摩耗性
高めるにはパーライト地のほうがよい。Ni、Crを添加した鋳鉄を二ハード鋳鉄という。
（２） 耐食性
水、海水に対して優れる。アルカリに対しても相当強い耐食性。
（３） 耐熱性
500℃くらいまでは強度あるが、高温でクリープする。A1変態点付近で上下加熱冷却を繰り返すとしだいに膨張して変形し、割れる。これを鋳鉄の成長という。
（４） 減衰能
ねずみ鋳鉄は振動を吸収する能力がある。

鋳鉄は極めて中物をつくりやすいが、もろく、強度がでない。このため、鋼中物があり、炭素鋼鋳鋼と合金鋼鋳鋼などある。

銅
加工性に富み、耐食性、電気伝導率、熱伝導性が良いので導電材料として広くつかわれる。Cu中に微量の酸素が共存するとCu中の不純物元素が酸化物になり、固溶不純物が減少し、導電率の減少が少ない。しかし、酸素を0.02から0.05％含むとCuを水素中で加熱するとH2Oせお生成し、粒内粒界で割れる。この減少を水素脆化という。無酸素銅（Oxygen Free Copper）や真空溶解した銅ならOK.。またCuは変態点をもたない。Cu合金はα固溶体域の広いものが多いので実用合金はこのα組成域が多く用いられる。とくにCu-Zn、Cu-Al系では、固溶量が増加すると引張り強度と共に伸びも増加し常温での加工性は純Cuより優れている。

Cu-Znは黄銅、しんちゅうとよばれる。Zn30%は主に零間加工のプレス用に、Zn４０％合金は熱間加工また鋳造用に用いる。冷間加工を行った黄銅の棒などが使用中や貯蔵中にわれが発生することがある。これは大気中のアンモニアや塩類により粒界が腐食をおこすから。これを置割れ（Season Cracking)という。防止には内部応力を除くための低温焼鈍しをするか、メッキを行い表面を保護する。黄銅は酸、アルカリに弱く酸や塩のの水溶液中ではZnのみ溶け出し、表面にCuが残る脱亜鉛現象を起こす。Snを少量添加すると防止できる。合金元素を添加しても、αやβに固溶し、見かけ上組織に変化なく、割合が変わるだけなので、Znを増減したと同じ結果になる。合金元素を１％加えこれがZnをｘ％加えたと同じ効果を持つときこれを亜鉛当量とよぶ。

青銅系合金
強く、硬く、さびない、代表はCu-Sn系。ブロンズのこと。鋳物を作りやすく、耐食性に優れている。Snを８から12％は包金（Gun Metal）という。強力で耐食性に富む。P添加をリン青銅いう。（Phosphor Bronze）脱酸材であるが、冷間加工によりバネ性が良くなる。

EXIT.