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2016年11月09日 イイね!

得意では無いけど、材料について語ってみる

ふと思い立って材料力学のお話です。
むかーし大学で講義を受けているのですが、実は私、めちゃめちゃ苦手な分野です(笑)
おさらいのつもりで、思い出しながら、できるだけ分かりやすくを心がけて書いてみました。

さて。
クルマに使われる材料で思いつくものって何でしょうか?
鉄鋼、アルミ、ゴム、ガラス、FRP、カーボンetc
様々な材料が使われますが、最も大きなウェイトを占めるのは鉄鋼です。

ちょっとこちらの元素周期表をご覧いただきたい。
化学の授業以来に見る方も少なくないかもしれません。



この表の意味する所をおさらいすると、

・載せているのは、自然界に存在する元素
・原子番号が増えるほど、質量が増す
・縦列が同じものは、性質が似ている

縦列を考慮しだすと複雑になるので、原子番号に注目してみましょう。
鉄(Fe)は26。アルミ(Al)は13。
番号の小さなアルミの方が軽いということがイメージできるかと思います。
マグネシウムホイールなんてのがありましたね。マグネシウム(Mg)は12。
アルミより軽いことが伺えます。
軽くてヨイとされる材料は、こんなところから根拠があるのです。

さて、一言で鉄と言っても、鉄は全て純粋な鉄として存在しているわけではありません。
精錬の際にかなりの不純物は取り除かれますが、純粋な鉄(=銑鉄)は柔らかすぎて、そのままでは使い物にならないことが殆どです。
そこで、「敢えて」不純物として炭素が混ぜられます。これが鋼(はがね、スチール)です。
炭素を混ぜれば混ぜるほど、固さは増します。しかし、もろくもなって行きます。
炭素の配合量は規格化されており、用途に合った固さの鋼を選ぶことが出来ます。

炭素の他、クロムやバナジウム、モリブデンなどを配合して性質を変えることもあります。
クロムバナジウム鋼(工具のソケットなど)であれば、クロムとバナジウムが入ってますし、クロモリ鋼(フライホイールなんかに多いですねw)であれば、クロムとモリブデンということになります。
その他、熱処理であったり、表面処理であったり、鋼の改良に関する内容は多岐に渡るので、ここでは割愛します。

さて、もう一つ解説しましょう。…アルミがいいかな。

馴染みのあるアルミ。前出の通り軽く、切削面は美しい。錆びにくさもあって人気のある素材です。
使われるものはホイール、ボディ、エンジンブロック、ミッションケース等。
アルミニウムは、前出の周期表からも分かるように、鉄とは違う物質です。
強度は鋼に譲るものの、その軽さは色々と重宝します。
アルミから派生した金属にジュラルミンがあります。
ジュラルミンは、アルミに銅、マグネシウムなどを配合した合金で、その軽さから航空産業で重宝されました。
ひとつ注意しなければならないのは、軽いアルミですが、鉄と同じ強度を出そうとした場合、必要な量が増えるということ。
アルミホイールなどでも、スチールほどの薄肉では作れませんよね?
逆に言えば、スチールと同じ大きさの物を、アルミで作った場合、強度は落ちるということは知っておいていいかもしれません。

材力の表面的なところを、さっと語ってみました。
改めてみてみると大変難しいですね^^;
材料の選定って一筋縄ではいかないものですが、何かパーツを買う際、材料のことも少し考えてみると面白いかもしれません。
Posted at 2016/11/09 21:20:01 | コメント(3) | トラックバック(0) | クルマ

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