結晶格子と組織の構成

金属は結晶質だ。つまり、原子はでたらめに散らばっているわけじゃなく、規則正しく繰り返すパターン — 結晶格子 — の中に収まっている。このパターンの最小単位を単位格子といい、金属では主に3つのタイプがある。

体心立方格子（bcc）： 立方体の各角に1個、中心に1個の原子。鉄は室温でこの格子をとる — として。密に詰まっているが、原子が滑れる方向は限られている。

面心立方格子（fcc）： 角の原子に加えて、各面の中心に1個。鉄は911 °Cから1392 °Cの間、この格子に入る — として。fcc格子は「ゆとり」があってはるかに変形しやすく、同時にその隙間にはるかに多くの原子が溶け込む。

六方最密充填（hcp）： 亜鉛、マグネシウム、チタンが室温でとる。この格子は滑り面が少ない — だからこれらの金属は冷間加工性が悪い。

溶接工のお前にとって決定的な点：鉄は加熱と冷却で格子を変える。 911 °Cでbcc格子がfcc格子に組み替わる — がになる。冷却時には逆に同じことが起きる。この格子の変化が、で起きる硬化のすべての原因だ：

• がゆっくり冷えると、炭素原子はfcc格子から抜け出す時間がある — 軟らかい/ができる。

• 超急速に冷えると、炭素原子は閉じ込められて格子を無理やり歪める — 硬いができる。

だが実際の金属片は単結晶ではなく、何百万もの微小な（粒）からなり、粒界でぶつかり合っている。結晶粒径が性質を決める：細粒＝強くて粘い、粗粒＝軟らかくて脆い。ではで粒が成長する — だからビード際の粗粒域が弱点になる。

格子欠陥も日常茶飯事だ。原子が1個欠けたもの（空孔）、入り込んだ異種原子、あるいは転位（格子に組み込まれたずれ）が、金属がどう変形し強化されるかを決める。の本質はこうだ：転位をそんなにたくさん作って、互いにブロックし合うようにすること。