用語解説

結晶粒界特殊な製法で作製されるアモルファス材料を除き、結晶粒の方位を知ることができ、結晶粒界の性格を金属材料は数多くの結晶(原子が規則正しく並んだ知る上で強力なツールとなっています。状態)でできています。このような状態を多結晶と呼びます。また、シリコンウェハーのように、物質全体が銅、Ni基超合金、オーステナイト系ステンレス鋼なひとつの結晶でできているものを単結晶といいます。どを冷間加工し焼きなますと、双晶粒界と呼ばれる特多くの金属材料は多結晶で構成されますが、1つ1つ別な粒界が多く観察されることがあります。双晶粒界の結晶(結晶粒とも言う)は単結晶ともいえます。多結は、ある結晶面に関して隣り合う2つの結晶が鏡面対晶において、隣接する結晶粒同士の境界のことを称の関係になっています。従って、双晶粒界は、通「結晶粒界」あるいは単に「粒界」と呼びます。常の粒界と比較して原子配列の乱れが少ないため、不純物の偏析、粒界腐食、粒界破壊などが発生しにホールペッチの関係式(1)で表されるように、結晶くいという性質を持っています。このような特別な粒界粒界は金属材料の機械的性質に大きな影響を与えを制御し導入する材料設計の試みが行われていまます。σy=σ0+kd-1/2(1)(σ0,kは定数)すなわち、個々の結晶粒径dが小さい(粒界の総面積が大きい)ほど、降伏応力σyは上昇します。材料の室温付近での強度を保つ上で、結晶粒界の存在はプラスの効果を持つといえます。す。いっぽう、粒界が存在することで、マイナスの効果を示すことがあります。例えば、粒界は、原子配列が乱れた状態であるため、粒内と比べて不純物の偏析が起こりやすい場所であるといえます。従って、粒界に不純物が偏析すると粒界が脆くなり、引張応力が図1.エッチングにより現れた結晶粒界加わった際に粒界破壊を引き起こしやすくなります。また、オーステナイト系ステンレス鋼の溶接熱影響部((株)神戸製鋼所溶接カンパニー技術開発部では、粒界にクロムを多く含んだ炭化物が析出するこ池田哲直)とで粒界近傍のCr量が減少し、粒界が腐食しやすくなること(鋭敏化)が知られています。結晶粒界は、隣り合う結晶粒の方位関係によって分類されますが、EBSD(ElectronBackscatterDiffraction)と呼ばれる電子線回折を用いた手法によって、結晶粒の方位を測定することが可能です。近年では、データ処理技術の進歩によって、視覚的に223