【動設備技術交流版】動設備【毎日一題】20190723
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質問：金属材料が熱脆性を示す原因は何ですか？ 昨日の食事会の様子は更新できませんでした。海友の皆さん、ご容赦ください。このシリーズの投稿には正解は設けず、海友の皆さんがそれぞれ自分の考えを述べ、自分が理解した内容を返信してくれれば結構です。 返信には5分から15分の報酬が与えられ、フォーラムの発展に積極的に参加し支援してくださる皆様を心より歓迎します！！！ 化学工業用機器と機械
金属材料は高温かつ短時間の負荷がかかると、その塑性が増加する；しかし、高温かつ長時間の負荷がかかった金属材料を冷却すると、その塑性は著しく低下し、き裂感受性が高まるため、しばしば脆性的な破壊が生じる。金属材料のこの特性は熱脆性と呼ばれます。
金属材料は高温かつ短時間の負荷がかかると、その塑性が増加する；しかし、高温かつ長時間の負荷がかかった金属材料を冷却すると、その塑性は著しく低下し、き裂感受性が高まるため、しばしば脆性的な破壊が生じる。金属材料のこの特性は熱脆性と呼ばれます。
熱脆性：一部の鋼材を400～500℃の温度帯に長時間保持した後、室温まで冷却すると、衝撃値が著しく低下する。熱脆性を示す鋼材は、実際には高温下では脆くなく、室温まで冷却されたときにのみ脆性が現れる。この時、鋼材の衝撃値は非常に低い。-通常、正常値の50～60％まで下がり、場合によっては80～90％まで下がることもあります。熱脆性を持つ鋼材は、その金属組織に顕著な変化はなく、他の性能も基本的に変わりません。火力発電所の主蒸気配管や高温ボルトは熱脆性の傾向があり、点検時の工程操作が不適切だと機器部品が破損しやすい。 要因：（1）化学成分にはC含有量、クロム、マンガン、モリブデン、リンなどが含まれる。（2）保温時間が異なると、鋼が熱脆性を生じるのに必要な保温時間も異なる。（3）熱処理の時効処理により、熱脆性の発生を防ぐことができる。
金属材料は高温かつ短時間の負荷がかかると、その塑性が増加する；しかし、高温かつ長時間の負荷がかかった金属材料を冷却すると、その塑性は著しく低下し、き裂感受性が高まるため、しばしば脆性的な破壊が生じる。金属材料のこの特性は熱脆性と呼ばれます。
金属材料は、高温かつ短時間の負荷がかかると、その塑性が増加する；しかし、高温かつ長時間の負荷がかかった金属材料を冷却すると、その塑性は著しく低下し、き裂感受性が高まるため、しばしば脆性的な破壊が生じる。金属材料のこの特性は熱脆性と呼ばれます。
鋼を熱間加工（鍛造、圧延）する際、加熱温度は通常1000℃以上となり、このとき結晶界面にあるFeS+Feの共晶が溶融し、熱間加工中に鋼が割れる原因となる。 固体鉄中での硫黄の溶解度は極めて低く、鉄と結合して融点が低い（1190℃）FeSを形成する。FeS+Fe共晶体の融点はより低い（989℃）。このような低融点の共晶は、一般的に分離共晶の形で結晶境界上に分布している。
金属材料は高温かつ短時間の負荷がかかると、その塑性が増加する；しかし、高温かつ長時間の負荷がかかった金属材料を冷却すると、その塑性は著しく低下し、き裂感受性が高まるため、しばしば脆性的な破壊が生じる。金属材料のこの特性は熱脆性と呼ばれます。
金属材料は高温かつ短時間の負荷がかかると、その塑性が増加する；しかし、高温かつ長時間の負荷がかかった金属材料を冷却すると、その塑性は著しく低下し、き裂感受性が高まるため、しばしば脆性的な破壊が生じる。金属材料のこの特性は熱脆性と呼ばれます。
熱脆性：一部の鋼材を400～500℃の温度帯に長時間保持した後、室温まで冷却すると、衝撃値が著しく低下する。熱脆性を示す鋼材は、実際には高温下では脆くなく、室温まで冷却されたときにのみ脆性が現れる。この時、鋼材の衝撃値は非常に低い。-通常、正常値の50～60％まで下がり、場合によっては80～90％まで下がることもあります。熱脆性を持つ鋼材は、その金属組織に顕著な変化はなく、他の性能も基本的に変わりません。火力発電所の主蒸気配管や高温ボルトは熱脆性の傾向があり、点検時の工程操作が不適切だと機器部品が破損しやすい。 要因：（1）化学成分にはC含有量、クロム、マンガン、モリブデン、リンなどが含まれる。（2）保温時間が異なると、鋼が熱脆性を生じるのに必要な保温時間も異なる。（3）熱処理の時効処理により、熱脆性の発生を防ぐことができる。
金属材料は高温かつ短時間の負荷がかかると、その塑性が増加する；しかし、高温かつ長時間の負荷がかかった金属材料を冷却すると、その塑性は著しく低下し、き裂感受性が高まるため、しばしば脆性的な破壊が生じる。金属材料のこの特性は熱脆性と呼ばれます。
一部の鋼材が長時間400～550℃の範囲に留まると、室温まで冷却された後に衝撃値が著しく低下する。この現象は鋼の熱脆性と呼ばれる。ほとんどすべての鋼材には、熱脆性を生じる傾向がある。注意すべき点は、熱脆性を持つ鋼材は高温下では脆化せず、依然として高い衝撃靭性を保持しており、室温まで冷却された時に初めて脆化現象が現れるということです。鋼材の熱脆性は衝撃試験によってのみ明確に現れ、通常は通常の衝撃靭性よりも50％～60％低下し、場合によっては80％～90％まで低下する。熱脆性を持つ鋼材では、金属組織に明らかな変化は見られない。
鋼に熱脆性を引き起こす元素は硫黄（S）です。硫は通常、有害な元素です。鋼に熱脆性を引き起こし、鋼の延性と靭性を低下させ、鍛造や圧延時に亀裂を生じさせる。硫は溶接性にも悪影響を及ぼし、耐食性を低下させます。そのため、通常は硫黄含有量を0.055％未満とし、高品質な鋼材では0.040％未満が求められます。鋼に0.08～0.20％の硫黄を添加すると、切削加工性が向上し、一般に易切削鋼と呼ばれる。一部の鋼材は、400～500℃の温度帯に長時間滞在した後、室温での衝撃値が著しく低下する現象が見られる。高温時には脆性を示さず、常温での衝撃試験を行った場合のみ脆性が上昇し、通常値より50％～60％以上低下する。その組織状態やその他の性能に変化はない。低合金クロムニッケル鋼、マンガン鋼、銅を含む鋼は熱脆性を示しやすい。硫黄含有量がある程度に達すると、熱脆性の性質が現れる。Sの固体状のFe中での溶解度は非常に小さく、ほとんど溶解しない。それは鋼中でFeSの形で存在し、FeSとFeは融点が低い（わずか985度）共晶を容易に形成する。鋼が1100～1200度で熱間加工されると、結晶界に分布する低融点の共晶が溶融して割れが生じる。これが一般的に言われるSの「熱脆性」現象である。
鋼材の熱脆性に影響を与える要因は主に以下の通りです：1、化学組成。純鉄自体には熱脆性は見られませんが、元素Cを添加すると、高温下で塑性変形を受けると鋼材に熱脆性が生じます；高温下で塑性変形を受けない場合、鋼材の熱脆性は顕著にならない。元素のCrおよびMnは、熱脆性の発生を最も促進しやすく、例えば低合金クロムニッケル鋼（Crの質量含有量が0.5％～1.0％、ニッケルの質量含有量が1.0％～4.0％）やマンガン鋼（Mnの質量含有量が1.0％～2.0％）の熱脆性は非常に顕著である；少量のCu元素では熱脆性は顕著ではないが、Cuの質量含有量が0.4％を超えると明らかな熱脆性を示す；Pは熱脆性の傾向を増大させる；WおよびV元素は熱脆性を低減することができる。 2、保持時間 保持時間は熱脆性を構成する重要な要因です。異なる鋼材で熱脆性が生じる保持時間は異なる。低合金クロムニッケル鋼、マンガン鋼、およびクロムマンガン鋼などの鋼材は、100～200時間保持した後、常温における衝撃靭性が著しく低下する。これらの鋼材にMo元素を添加すると、顕著な熱脆性が現れるのに必要な保持時間を800～1000時間まで延長できる。
鋼材がある高温領域（例えば400〜550℃）で応力を受けながら長期間使用されると、衝撃靭性が著しく低下する現象を熱脆性と呼ぶ。熱脆性に影響を与える主な要因は、金属の化学組成です。クロム、マンガン、ニッケルなどの元素を含む鋼材は、熱脆性の傾向が強い。モリブデン、タングステン、バナジウムなどの元素を添加することで、鋼材の熱脆性傾向を低減できる。
鋼材の熱脆性に影響を与える要因は主に以下の通りです：1、化学組成。純鉄自体には熱脆性は見られませんが、元素Cを添加すると、高温下で塑性変形を受けると鋼材に熱脆性が生じます；高温下で塑性変形を受けない場合、鋼材の熱脆性は顕著にならない。元素のCrおよびMnは、熱脆性の発生を最も促進しやすく、例えば低合金クロムニッケル鋼（Crの質量含有量が0.5％～1.0％、ニッケルの質量含有量が1.0％～4.0％）やマンガン鋼（Mnの質量含有量が1.0％～2.0％）の熱脆性は非常に顕著である；少量のCu元素では熱脆性は顕著ではないが、Cuの質量含有量が0.4％を超えると明らかな熱脆性を示す；Pは熱脆性の傾向を増大させる；WおよびV元素は熱脆性を低減することができる。 2、保持時間 保持時間は熱脆性を構成する重要な要因です。異なる鋼材で熱脆性が生じる保持時間は異なる。低合金クロムニッケル鋼、マンガン鋼、およびクロムマンガン鋼などの鋼材は、100～200時間保持した後、常温における衝撃靭性が著しく低下する。これらの鋼材にMo元素を添加すると、顕著な熱脆性が現れるのに必要な保持時間を800～1000時間まで延長できる。
金属材料が高温になると、固溶状態の金属内部にある炭化物や窒化物が急速に析出し、それによって金属材料の熱脆性が高まる。
主に金属材料内の化学成分の含有量が原因です
主な要因は金属の化学組成です。クロム、マンガン、ニッケルなどの元素を含む鋼材は、熱脆性の傾向が強い。モリブデン、タングステン、バナジウムなどの元素を添加することで、鋼材の熱脆性傾向を低減できる。
1.「ブルークラック」現象とは、一般的に200度以下では鋼材の性能に大きな変化は見られないが、250度前後で鋼材の引張強度は向上する一方、塑性や衝撃靭性は低下し、鋼材が脆くなる。この温度範囲で鋼材が破壊される際には、しばしば脆性的な破壊特性を示し、「ブルークラック」（表面が青色に酸化する）となる。 2. 低温冷間脆性 温度が常温から下がり始めると、鋼材の強度はわずかに向上するが、脆性が増し、延性や衝撃靭性は低下する。温度がある一定値まで下がると、鋼材の衝撃靭性が急激に著しく低下し、脆性的な破壊が生じる。この現象を低温冷間脆性と呼ぶ