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温度は金属にどのように影響しますか?

温度は、金属の特性に大きな影響を与え、次のことに影響を与えます。

1。物理的特性:

* 拡張と収縮: 金属は加熱すると拡張し、冷却すると収縮します。これは、原子の運動エネルギーの増加によるものであり、それらがより多くの振動を引き起こし、より大きな体積を占有します。

* 密度: 密度は、膨張により温度が上昇すると減少します。

* 融点と沸点: 各金属には、特定の融点と沸点があり、その上にはそれぞれ液体と気体状態に移行します。

* 電気伝導率: 一般的に良好な導体ですが、金属の導電率は、電子の流れを破壊する振動の増加により温度が上昇すると低下します。

* 熱伝導率: これが熱を行う能力です。熱伝導率は一般に、ほとんどの金属で温度が上昇すると低下しますが、一部の合金では増加する可能性があります。

2。機械的特性:

* 強さ: ほとんどの金属は、より高い温度で弱くなります。変形(生成強度)に抵抗する能力は、熱とともに減少します。

* 延性: 延性(骨折なしで変形する能力)は通常、より高い温度で減少し、金属をより脆くします。

* 硬度: 硬度は一般に、温度の上昇とともに減少します。

* クリープ: 高温では、金属はクリープを経験し、降伏強度を下回っても、持続的なストレス下でゆっくりと徐々に変形します。

* 疲労: 金属は、より高い温度で疲労障害(繰り返しストレスによる障害)を受けやすくなります。

3。化学的特性:

* 腐食: 腐食率は、化学反応の増加により、温度が高くなるとしばしば増加します。

* 酸化: 多くの金属は、より高い温度でより容易に酸化し、表面に酸化物を形成します。

特定の金属に対する温度の影響:

温度の特定の効果は、異なる金属間で大きく異なります。例えば:

* スチール: スチールは高温でより延性しますが、その強度もかなり低下します。

* アルミニウム: アルミニウムはその良好な熱伝導率で知られていますが、その強度は高温でも大幅に低下します。

* チタン: チタンは高温で優れた強度を示し、航空宇宙用途に適しています。

実際的な意味:

金属の温度依存性特性を理解することは、以下を含むさまざまなアプリケーションにとって重要です。

* 構造の設計: 橋、建物、航空機などの構造は、温度の変動に耐える必要があります。

* 製造プロセス: アニーリング、硬化、抑制などの熱処理は、制御された温度変化に依存して金属特性を修正します。

* 産業用途: 溶接、鍛造、鋳造などのプロセスには、望ましい結果のために特定の温度に金属を加熱することが含まれます。

* 安全上の注意事項: 高温は金属を弱め、火災の危険、構造の故障、機器の誤動作などのリスクを引き起こす可能性があります。

したがって、金属に対する温度の影響を考慮することは、安全で効率的なエンジニアリング、製造、および産業運営を確保するために不可欠です。

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