合金 | 関西版ﾓﾊﾞｲﾙｳｨｷﾍﾟﾃﾞｨｱ

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合金（ごうきん､Alloy）とは､単一の金属元素からなる純金属に対して､複数の金属元素せやへんかったら金属元素と非金属元素から成る金属様のもんをいう｡一般に､純金属に他の元素を添加するとその性質（例うたら融点､磁性､機械的強度､耐食性やらなんやら）は大きく変身する｡組成を調節して様々な用途に応じた性質を持つ合金が生産･利用されておる｡合金の成分のうちのある元素が主成分と見なせる場合､その元素の名を冠して､“ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ合金”･“ｱﾙﾐﾆｳﾑ合金”やらなんやらと呼ぶ｡
例うたら､黄銅は銅（金属元素）と亜鉛（金属元素）の合金で､鋼は鉄を主体とした合金ちう意味があるんや｡せやけど鋼の場合､過剰せやへんかったら僅少な炭素添加のもんは歴史的に鋳鉄､純鉄と呼ばれ､それらの総称として鉄鋼材料ちう呼び方があるんや｡鋼の原義は0.6mass%を中心にその前後の炭素量のもんを鋼（刃金）と呼び､金属組織的にはﾏﾙﾃﾝｻｲﾄ構造と呼ばれるもんやったが､ｽﾃﾝﾚｽ鋼（｢こう｣と呼ぶ｡単純に｢鋼｣やったら｢はがね｣と呼び､｢～鋼｣となっておる場合｢～こう｣と呼ぶ｡）が開発されるにあたり､炭素を必須とした合金以外でも鋼と呼ばれるようになりよったちうわけや｡せやけどこら鉄を主体とした合金であることには変わりなく､鉄含有量が50%以下になると､鉄が含有されておるもんでも鋼やのうて合金と呼ばれる｡せやけど､学術的には鋼を鉄合金せやへんかったら鉄基合金とよんでもいっこうに差し支えはへん｡こへんな風に歴史的紆余曲折があり鋼の定義はややこしいもんになっておる｡
金属の固溶体や､金属間化合物やらなんやらも合金の範疇に含まれる｡主要成分元素の数が2つんやったら2元合金､3つんやったら3元合金､4つんやったら4元合金…と呼ぶ｡主体となる金属によちう､合金鋼､銅合金､ﾆｯｹﾙ合金…と呼ぶ｡合金の作製方法には､単純に数種類の金属を溶かして混ぜ合わせる鋳造法や､近年開発されたﾎﾞｰﾙﾐﾙ装置を使用したﾒｶﾆｶﾙｱﾛｲﾝｸﾞやらなんやらがあるんや｡合金の生成判断ができやすいようにと､さまざまな合金の状態図が作成されておる｡特に､鋼に関するFe-C系状態図は有名であるんや｡鋼のなかでも特殊鋼は添加元素も複雑になり､特に工具鋼はもっともっともっとも複雑な合金系に属し､近年では世界最多の11元素による多元合金がやまと人により合金設計され実用化されておる｡

合金化の目的とおｰまかなﾄｺ

機械的強度の改善（析出硬化･他）

一般に純金属は弾性限界（永久変形が生じる応力）が小さい｡ちうんは通常の金属結晶は不完全な部分（転位）を含んでおり､転位の移動による変形が小さな応力でおこりやすいためであるんや｡合金化によちう､結晶を構成する金属元素と大きさのちゃう金属元素にとっかえさせたり､結晶のなかに小さな元素を侵入させたりして､結晶のひずみを作ることによちう､転位の移動をしにくくして機械的強度（硬さ､引張り強度）を向上させることができる｡ｼﾞｭﾗﾙﾐﾝ･鋼やらなんやらの合金がその例であるんや｡鋼やらなんやらの機械的強度の改善の主流は､ﾏﾙﾃﾝｻｲﾄちう特殊な組織変身を熱処理により起こし最大5倍以上強化するが､これも合金化で達成される好例であるんや｡鋼は幅広い産業にしこたま用いられはる用途やから合金化による強度改善の効果の総量は計り知れへんもんがあり､熱処理前は比較的加工がし易いことも産業界へ多大な寄与をする｡合金化や熱処理せやへんかったらそれに冷間加工組み合わせた処理により鋼より強度増幅効果をもつ固体を人類は未だ知らへん｡

耐食性の向上

金属元素のなかには､Crのように､その酸化物が､皮膜（不動態）を作り内部までの酸化の進行を防ぐ性質をもつもんがあり､それらの金属の添加により耐食性のある合金とするっちうことが行われる｡ｽﾃﾝﾚｽが例であるんや｡

磁性および熱膨張率の制御

磁性材料は磁場と磁束密度の関数でその性能が表現され､交流磁場をかけた場合､0となる原点を比較的通りやすいもんを軟質磁性材料とええ､原点を通り難いもさかい､たとうたら磁場を0にしたかて磁束密度があるなんちうか､ようみなはんいわはるとこの着磁した状態が強いもんを硬質磁性材料と呼ぶが､この呼び名は焼入れ前の柔らかい鋼の特徴と焼入れ後の硬い鋼の磁性的特徴からきたことが出発点となっておる｡
熱膨張率の制御も磁気特性が深く関わっておる｡通常の金属は冷却すると単調に収縮する場合が大半であるが､鉄はγ→α変態点で結晶構造や磁気特性が変わることで一瞬膨張する｡この効果を合金化してきまったとこの温度範囲で金属の基本的な冷却による収縮効果を､先の膨張効果によって相殺するっちうことで､その温度範囲では熱膨張率がｾﾞﾛになるちう他の固体物質では見られへん情況を作り出すことが出来よる｡

融点の低下

共晶をつくる合金（例うたらSn-Pbやらなんやら）では､それぞれの単独の金属の融点に比べて合金の融点を下げることができるため､より低融点の金属を得ることができる｡そやから､二種類の金属を接した状態で加熱すると､それぞれ単独の金属では融点に達せん温度であっても､接しておる部分から合金となって融けてゆく現象が起こる｡たとうたら､低融点の金属を加熱して液体とし､そこに高融点の金属を固体のまんま投入するっちうことで､融かし込んで合金を作ることができる｡太古から青銅作りやらなんやらで経験則的に利用されとったちうわけや｡

合金の種類（合金名索引）

名称	分類	成分	用途
鋼（はがね）	鉄合金	Fe-C	構造材､刃具他
ｸﾙｯﾌﾟ鋼	合金鋼	ﾆｯｹﾙｸﾛﾑ鋼に浸炭処理	装甲
安来鋼	合金鋼	工具鋼やらなんやらの難易な素材製造性特殊鋼	刃物､工具､金型材料､電子磁性材料､耐食耐熱材料
ｽﾃﾝﾚｽ鋼	鉄合金	Fe-Ni-Cr	構造材､容器､配管
ﾏﾙｴｰｼﾞﾝｸﾞ鋼	鉄合金	Fe-18～30Ni(Co,Mo)	航空宇宙用構造材､ｺﾞﾙﾌｸﾗﾌﾞﾍｯﾄﾞ素材
42ｱﾛｲ	鉄合金	Fe-42Ni	低膨張率合金､ ICﾘｰﾄﾞﾌﾚｰﾑ材
ｲﾝﾊﾞｰ	鉄合金	Fe-36Ni	時計部品､実験装置
ｺﾊﾞｰﾙ	鉄合金	Fe-29Ni-17Co	低膨張率合金
ｾﾝﾀﾞｽﾄ	鉄合金	Fe-9.5Si-5.5Al	高透磁率合金､磁気ﾍｯﾄﾞ
ﾊﾟｰﾒﾝﾃﾞｭｰﾙ	鉄合金	Fe-Co	高透磁率合金
ｹｲ素鋼	鉄合金	Fe-Si	高透磁率合金
KS鋼	鉄合金	Fe-Co-W-Cr	磁石材料
ｽﾋﾟｰｹﾞﾙｱｲｾﾞﾝ	鉄合金	Fe-15Mn	脱酸剤･脱硫剤
黄銅（真鍮：しんちゅう）	銅合金	60Cu-40Zn他	ﾊﾞﾙﾌﾞ､軸受
丹銅	銅合金	Cu-5～20Zn	建材､装身具
ﾄﾑﾊﾞｯｸ	銅合金	Cu-15Zn	貨幣､装身具
洋白（洋銀）	銅合金	Cu-27Zn-18Ni	食器･ﾊﾞﾈ･金管楽器
青銅	銅合金	Cu-Sn	軸受
白銅（ｷｭﾌﾟﾛﾆｯｹﾙ）	銅合金	Cu-Ni	貨幣
赤銅	銅合金	Cu-Au	工芸用材料
ｺﾝｽﾀﾝﾀﾝ	銅合金	55Cu-45Ni	ひずみｹﾞｰｼﾞ､熱電対
ﾉﾙﾃﾞｨｯｸ･ｺﾞｰﾙﾄﾞ	銅合金	89Cu-5Al-5Zn-1Sn	貨幣
ｸﾆﾌｪ	銅合金	60Cu-20Ni-20Fe	電球内のﾘｰﾄﾞ線
ｼﾞｭﾗﾙﾐﾝ	ｱﾙﾐ合金	Al-Cu	構造材
ｼﾙﾐﾝ	ｱﾙﾐ合金	Al-Si共晶	鋳造材料（AC-3)
ﾊｽﾃﾛｲ	ﾆｯｹﾙ合金	50Ni-Mo-Cr-Fe	耐熱･耐食
ﾓﾈﾙ	ﾆｯｹﾙ合金	63Ni-28～34Cu	耐熱･耐食
ｲﾝｺﾈﾙ	ﾆｯｹﾙ合金	72Ni-15Cr-Fe他	耐熱合金
ﾆｸﾛﾑ	ﾆｯｹﾙ合金	80Ni-20Cr他	電熱合金
ｻﾝﾌﾟﾗﾁﾅ	ﾆｯｹﾙ合金	85Ni-11Cr-3Ag-他	眼鏡､歯科治療材料､装飾品
ﾊﾟｰﾏﾛｲ	ﾆｯｹﾙ合金	Ni-Fe	磁気ﾍｯﾄﾞやらなんやら
ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ合金	その他	Mg-Al他	筐体
ｽﾃﾗｲﾄ（ﾀﾛﾅｲﾄ）	その他	Co-30Cr-10W他	刃具･表面処理材料
ﾌｪﾛﾏﾝｶﾞﾝ	その他	Mn-Fe	脱酸剤･脱硫剤
はんや	その他	Pb-Sn他	接合（低融点合金）
活字合金	その他	Pb-Sn-Sb	印刷用活字
ｳｯﾄﾞﾒﾀﾙ	その他	50Bi-27Pb-13Sn-10Cd	低融点合金（融点約70℃）
ｶﾞﾘﾝｽﾀﾝ	その他	68.5Ga-21.5In-10Sn	低融点合金（融点約-19℃）
ﾅﾄﾘｳﾑｶﾘｳﾑ合金	その他	Na-K	低融点合金（融点約20～-10℃）､高速増殖炉の熱媒体
ﾋﾟｭｰﾀｰ	その他	Sn-Sb	工芸用鋳物材料
ﾊﾞﾋﾞｯﾄﾒﾀﾙ	その他	Sn-Cu他	軸受合金
超硬合金	その他	WC/Co	切削刃具他
ｳｨﾃﾞｨｱ	その他	WC/Co	超硬合金のｸﾙｯﾌﾟ社の商標
ﾎﾜｲﾄｺﾞｰﾙﾄﾞ	その他	Au-Ni-Pd	装飾品､貨幣
ｽﾀｰﾘﾝｸﾞｼﾙﾊﾞｰ	その他	Ag-Cu	食器､装飾品､貨幣
ﾐｯｼｭﾒﾀﾙ	その他	Ce-La他	発火石
ｱﾏﾙｶﾞﾑ	その他	Hg-Au他	めっき

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