加熱：
* 拡張： 加熱すると金属が膨張します。これは、原子の運動エネルギーの増加によるものであり、それらがより激しく振動し、より大きな体積を占める原因となります。この拡張は予測可能であり、サーモスタットやその他の温度感受性デバイスで使用されるバイメタルなどのアプリケーションで使用できます。
* 軟化： 金属が熱くなると、変形に対する抵抗が減少します。これにより、鍛造やローリングのように、操作が容易になります。
* 結晶構造の変化： 一部の金属は加熱すると位相変換を受け、結晶構造を変えます。これにより、強度、延性、電気伝導率などの特性の変化につながる可能性があります。たとえば、鋼は特定の温度でフェライトからオーステナイトへの相変化を受け、これにより熱処理によって硬化することができます。
* 融解： 融点を超えて金属を加熱すると、固体から液体状態に移行します。この遷移は可逆的であり、鋳造と溶接に使用されます。
* 酸化： 酸素の存在下での加熱金属は、酸化、または表面上の金属酸化物の形成につながる可能性があります。このプロセスは、金属を弱めるか、使用できないようにすることさえあります。
冷却：
* 収縮： 冷却すると金属が収縮し、元のサイズに戻ります。これは拡張の反対です。
* 硬化： 高温から急速に冷却すると、硬化につながる可能性があり、より強く、より脆くなります。このプロセスは消光と呼ばれ、金属の熱処理に使用されます。
* アニーリング： 高温からゆっくりと冷却金属はアニーリングを引き起こす可能性があり、金属を柔らかくし、内部応力を緩和します。このプロセスは、延性を改善し、脆性を低下させるために使用されます。
* 固化： 溶融金属をその凍結点の下に冷却すると、固化し、固体状態に戻ります。このプロセスは、鋳造に使用され、目的の形状を形成します。
追加効果：
* クリープ： 金属は、持続的なストレスと高温の下でゆっくりと変形する可能性があります。この効果はクリープと呼ばれ、高温環境でのコンポーネントの寿命を制限できます。
* 疲労： 繰り返されるストレスのサイクルは、金属疲労を引き起こし、亀裂と最終的に故障につながる可能性があります。この効果は、より高い温度でより顕著です。
* 腐食： 腐食は、特に湿気や腐食性の環境が存在する場合、高温によって加速される可能性があります。
金属に対する加熱と冷却の特定の効果は、その組成、温度範囲、加熱または冷却速度に依存します。これらの効果を理解することは、さまざまなアプリケーションで確実に機能する金属部品の設計と製造に不可欠です。
