質問: 結晶粒径と硬さについて 結晶粒径が小さいほど金属が硬いのはなぜですか?
回答: 金属の硬度は、圧子に一定荷重を作用させ、どの程度塑性変形するかで表現します。塑性変形は転位の移動、増殖、移動に対する障害物、すべり線の長さや結晶の方向など変化します。例えば、大きい結晶ですと、すべり線の長さは長く、結晶境界で集積した場合、応力集中が大きくなり、その近傍では塑性変形しやすくなります。結晶が小さければすべり線の長さも短く、応力集中も小さくなります。また、結晶は結晶格子の方向を持っており、すべり面は決まっていますから、例えば引張の場合45°方向(最大せん断応力面)にすべりが生じますから、これとすべり方向や面が一致した結晶粒が最初に辷ります。結晶が小さいと、一致しない面が多くなりますから、それらの結晶が抵抗になってすべりが生じにくくなります。結果的に塑性変形しにくくなり、硬度は上がります。簡単に言うとこのようになります。 下記のurlをご覧下さい http://ms-laboratory.jp/strength/3/dtrength_3.htm http://ms-laboratory.jp/strength/2/strength_2.htm