みなさん、こんにちは。基礎用語、案内役のあるるです。
今回注目する基礎用語は、コチラ！
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今月の基礎用語：カ　＃015
硬さ（Hardness）

博士「あるるよ〜、ちとこっちへおいで〜」

あるる「なんですか？　お菓子でもくれるんですか？」

博士「おお、よくわかったな（笑）さすが、あるるのお菓子レーダーはよく効くのぅ。ほれ！」

あるる「わ〜〜〜っ、堅焼きせんべいだ〜＼(^o^)／　大好き〜♪」

博士「おじいちゃんの分もあるぞ。持っていっておやり」

あるる「ありがとうございます＼(^o^)／＼(^o^)／　博士、やさし〜！」

あるる「では、さっそくいただきま〜す(-人-)♪　ぐぐぐ・・・バキッ！！　おいし〜っ！！」

博士「やっぱりせんべいは堅焼きにかぎるのぅ。ところで・・・」

あるる「何を思い出すか？ですよね。堅焼きせんべいを食べながら聴いた、博士の『金属の硬さ』のお話は、今でもよ〜く覚えていますよ♪」

博士「そうか！それは偉いぞ。やっぱり食べ物とセットで話すと、記憶の深さが違うのかのぅ。それでは早速、記憶のほどを披露してもらおうかの」

あるる「はいっ！　お任せください！」

そして、今回注目する「硬さ」、中でも「金属の硬度」を掘り下げて説明しているのが、『今月の豆知識 第65回　金属の硬さ』です。

今回はこのコンテンツを中心におさらいしていきます♪

硬度は表面の性質であり、金属では一般に下表の方法で測定が行われます。

降伏強度や引張強度は破壊試験なので、使用する現品しかない時にはその試験を行うことができません。

しかし、これらは硬さと関係があり、その強度を知りたい場合に、破壊する必要のない硬度試験で簡易的に代用することができます。

但し、きちんと比例しているというわけではないので、あくまでも推定するためと考えてください。

それぞれの方法の使い分けは、硬さの範囲や、測定のしやすさによりますが、今回は硬さそのものに関して説明したいので、測定方法に関することの詳細は省きます。

金属の硬さに影響するのは、結晶構造と格子欠陥、そして温度です。

１）結晶構造

まず結晶構造ですが、大部分の金属は以下の3種類に分類されます。

3つの結晶構造

この中で、面心立方格子が他の2種の構造に比べて面で滑りやすく、つまり「やわらかいもの」となります。

鉄は体心立方格子で、アルミニウムは面心立方格子です。

2種類以上の元素が溶けて均一な個体となっているものを固溶体といいます（固溶体と合金は近い意味ですが、固溶体は元の金属と結晶構造が変わらないものです）。

そして、結晶格子の隙間に他の原子が入りこんだ場合を「侵入型固溶体」、格子点の位置に他の原子が置き換わっている場合を「置換型固溶体」といいます。

鉄に対しては炭素が侵入型固溶体となり、炭素鋼となります。
アルミニウムに対しては銅が置換型固溶体となり、ジュラルミンとなります。

温度が上がると原子は振動し、互いの結合を振りほどこうとするため原子間距離が延び、結合力が弱くなってやわらかくなります。

※参考資料：硬さ換算表

博士「今回もよくできたではないか」

あるる「ありがとうございます！　いやー、堅焼きせんべいを食べたあとのカタイ話は、スルスルと頭にはいりますねぇ〜」

博士「さすが食べ物パワー、なによりじゃ（笑）　もう1枚いかがかの？」

あるる「もちろんです！　うん、何枚食べてもカタイっ！ウマイっ！」

博士「ふぉっふぉっふぉっ。見ているこちらが幸せになるほどの食べっぷりじゃのう。我々は普段、あまり考えずに「カタイ」「やわらかい」という言葉を使うが、たまにはこうして「そもそも」に立ち戻るもの良いもんじゃろう？」

あるる「はいっ！！　そもそもカタイは美味しいです！！」

博士「う〜む・・・そもそも、わかってくれとるのか・・・のぅ・・・」