機械的性質とは? わかりやすく解説

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きかいてき‐せいしつ【機械的性質】

読み方:きかいてきせいしつ

材料の、引っ張り剪断(せんだん)・衝撃疲労などに対す強さや、材の硬さなどの性質


機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2014/04/15 14:33 UTC 版)

材料の機械的性質(きかいてきせいしつ、mechanical property of material)または機械特性(きかいとくせい)とは、材料が持つ連続体としての力学的特性の総称である。 材料力学材料強度学などにおいて、材料がその種類の違いにより引張り圧縮せん断などの外力に対してどの程度の耐久性を持つかなどの諸性質である。材料加工のしやすさ、加工された工業製品の耐久性などの尺度となる。




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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/08/26 06:19 UTC 版)

M2052制振合金」の記事における「機械的性質」の解説

M2052は以下の機械的特性を持つ。 許容応力引張り強度 540 MPa圧縮縦弾性率3点曲げ)67.7 GPa 横弾性率引張り)17.8 GPa ポアソン比引張り)0.338 弾性限(引張り300 MPa 耐力 0.2%(引張り205 MPa 疲労限〔曲げ〕(応力)160 MPa 歪 5 × 105 硬さ Hv 100 - 130 線膨張係数300 K)22.4 × 10-6/deg 比熱300 K)512.7 J/Kg・K 熱伝導率300 K)10 W/m・K 磁性 常磁性/反強磁性 密度 7.25 gr/cm3

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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/07/18 01:55 UTC 版)

球晶」の記事における「機械的性質」の解説

球晶サイズポリマー材料物性影響与える。球晶大きくなると、結晶化度英語版)、密度強度ヤング率が下がる。これは、球晶中のラメラ割合低くなるために起こる。つまり、球晶大きくなると、ラメララメラ隙間にあるアモルファス分子割合多くなり、その分だけラメラ割合が下がる。また、球晶大きくなると、球晶同士結合力小さくなり、これも強度低下原因となる。一方アモルファス分子割合多くなると、弾性衝撃抵抗高くなる傾向がある。 球晶ポリマーの機械的性質に与え影響には、球晶自体大きさ密度大きく関係する例えばアイソタクチックポリプロピレンの場合球晶サイズ増加すると、破断強度急激に落ちる。同様に引張強度降伏応力じん性低下する:84球晶大きくなると、ポリマー分子が纏まった状態になり、球晶同士結合力弱まるため、球晶境界亀裂入りやすくなって機械的性質が低下する:84-85

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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/06/03 08:23 UTC 版)

発泡プラスチック」の記事における「機械的性質」の解説

独立気泡型の機械的性質は、圧縮応力圧縮強さS f {\displaystyle S_{f}} と圧縮弾性率 E f {\displaystyle E_{f}} で示されるS f = π 2 k E s 6 ( 1 − V s ) 2 α ( α − 1 ) 3 {\displaystyle S_{f}={\frac {\pi ^{2}kE_{s}}{6(1-V_{s})^{2}}}{\frac {\alpha }{(\alpha -1)^{3}}}} E f = E s { 1 − ( 1 − d f d s ) 2 / 3 } {\displaystyle E_{f}=E_{s}\left\{1-(1-{\frac {d_{f}}{d_{s}}})^{2/3}\right\rbrace } ただし、 k {\displaystyle {k}} は、境界条件平板形状に関する定数、 8 ≤ k ≤ 16 {\displaystyle {8\leq k\leq 16}} 、 E s {\displaystyle {E_{s}}} は、ポリマー弾性率V s {\displaystyle {V_{s}}} は、ポリマー体積、 α {\displaystyle {\alpha }} は、無次元パラメータ、 α = ( 1 − d r / d s ) − 1 / 3 {\displaystyle \alpha =(1-d_{r}/d_{s})^{-1/3}} 、 d f {\displaystyle {d_{f}}} は、フォーム密度d s {\displaystyle {d_{s}}} は、ポリマー密度圧縮応力発泡率にほぼ反比例する。その一方で弾力性に富むようになり、PSなど本来は硬い合成樹脂でも隔膜薄くなるよう発泡させると弾力を持つ。ポリウレタンフォームでは荷重変形のヒステリシス・ループ面積大きく衝撃緩衝材適した性質を示す。

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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/03/22 18:22 UTC 版)

合成樹脂」の記事における「機械的性質」の解説

機械的性質は引張り圧力等の外力対す特性であり、機械部品など広範囲使用される素材であることから各種試験がある。 粘弾性 弾性率 靭性 応力とひずみ 耐衝撃性

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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/21 15:54 UTC 版)

オーステナイト系ステンレス鋼」の記事における「機械的性質」の解説

オーステナイト系ステンレス鋼の機械的性質は、普通鋼フェライト系比較すると、降伏点比較して引張り強さ高く延性に富むのが特徴である。固溶化・冷延薄板SUS 304場合で、0.2%耐力が約 250 MPa に対して引張り強さが約 630 MPa である。硬さは約 160 HV である。フェライト系などとは異なり応力-ひずみ曲線上で明確な降伏点示さない延性程度を示す伸びは、同じく固溶化・冷延薄板SUS 304場合で 約 60% である。オーステナイト系の高い延性は、加工誘起マルテンサイト変態によって生み出される一般的な鉄鋼材料安定オーステナイト引張試験をすると、試験片ある程度まで均一変形にして伸びた後、一部分括れ出し、その括れ変形集中して破壊に至る。一方準安定オーステナイト場合発生した括れ箇所加工誘起マルテンサイト変態起き、その箇所強化される。それによって、括れ箇所代わりに他の箇所変形が進む。結果的に破断までに大きく一様に伸びることができる。このような加工誘起マルテンサイト変態によって伸び増大する現象変態誘起塑性と呼ぶ。 加工誘起マルテンサイト変態によって、オーステナイト系高強化するともできるJISAISI301系が、加工硬化による高強オーステナイト系代表例である。圧延率に比例して強度上昇させることができ、最大1800 MPa 程度までの引張り強さ得られる一方で圧延率に比例して伸び落ちる。しかし、ある程度までの圧延率ならば充分な伸び保ち加工硬化後もそのまま成形して製品使用できるのがオーステナイト系優れた点でもある。SUS301調質圧延1/2材の場合で、0.2%耐力が約 760 MPa引張り強さが約 1030 MPa伸びが約 24%、硬さが約 320 HV である。 他のオーステナイト系強化法としては、固溶硬化作用のある炭素窒素添加が有効である。とくに窒素添加がよく行われる炭素異なり窒素添加には耐粒界腐食性への悪影響がないという利点がある。また、窒素オーステナイト生成元素であるため、高価なニッケル代替することもできるオーステナイト系は、高温および低温環境下でも機械的強度使用可能な範囲で保つことができ、耐熱性耐寒性優れた合金でもある。一般的な炭素鋼高温になればなるほど強度低下するが、ステンレス鋼急激に強度低下開始する温度が高いという特徴を持つ。特にオーステナイト系ステンレス鋼中でも強度低下開始温度が高い。オーステナイト系急激な強度低下開始温度おおよそ 600 である。クリープ強度オーステナイト系フェライト系などと比較して高い。オーステナイト面心立方格子構造取り面心立方格子フェライト系体心立方格子よりも原子の拡散速度が遅い。これによって、オーステナイト系高温強度が高い。この特徴により、耐酸化性の高さと合わせてオーステナイト系耐熱材料としてもよく活用される。さらにオーステナイト系高温強度高めるには、モリブデンニオブチタン添加が有効である。 また、低温環境下においてもオーステナイト系の機械的性質は優れる。一般的な鉄鋼材料では、低温になるほど延性低下して脆くなる。特に、ある温度下回る脆化急速に進む延性-脆性遷移温度呼ばれるものが存在するオーステナイト系場合は、明確な延性脆性遷移温度存在せず極低温でもある程度延性を保つ。このような温度依存傾向違いは、オーステナイト系面心立方格子構造であることによる低炭素鋼場合では −269 伸び|は 0% となるが、304系では伸び30% を維持するこのような特性から、オーステナイト系低温環境用の材料として重宝される。ただし、材料基地フェライト混ざったり、炭化物析出していると、オーステナイト系であっても伸び低下することがあるオーステナイト系低温強度制御する合金元素としては、窒素添加が有効である。

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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/21 15:55 UTC 版)

オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼」の記事における「機械的性質」の解説

二相ステンレス鋼常温強度は、ステンレス鋼の中で優れているといえる。特に降伏応力一般的にオーステナイト系の約2倍の強度示し常温450 MPa から 600 MPa降伏応力有する引張り強さは、常温600 MPa から 800 MPa の値が得られる。二相系の高強度化には、合金元素結晶粒サイズ影響している。高濃度含有されクロムモリブデン窒素によって高強化されるまた、前述のように二相系のオーステナイトフェライト結晶粒サイズ微細であるため、これも二相系を高強度化させている。ハイパー二相系では降伏応力700 MPa達するものもある。二相系の延性靭性は、オーステナイト系よりは劣りフェライト系よりは優れ傾向にある。延性指標である伸びは、20 % から 30 % 程度である。 高温強度に関しては、オーステナイト系のような優れた高温強度持たないバランス保っている2つの相が、高温環境下では不安定となりやすい欠点がある。また、フェライト相起因する475脆化起こり得る。二相系を高温環境下で長時間使用する場合は、350以下または300以下が使用温度目安である。 低温強度に関しては、−40程度までなら良好な靭性保たれる。ただし、オーステナイト系とは異なり、二相系には延性-脆性遷移が起こる。二相系の延性-脆性遷移は、炭素鋼フェライト系よりは緩やかな傾向にある。 微細均一な結晶粒組織の二相系では超塑性現象が起こることがある融点半分以上高温域で、伸び1000%を超えるような塑性変形が起こる。超塑性応用して通常では困難な形状を一体成形品として製作できる。

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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/21 15:55 UTC 版)

析出硬化系ステンレス鋼」の記事における「機械的性質」の解説

析出硬化系ステンレス鋼析出硬化利用して高強度を実現した鋼種である。特に、析出硬化加えてマルテンサイト変態利用するマルテンサイト系セミオーステナイト系強度大きい。ただし、析出硬化系固溶化処理後・時効処理前のマルテンサイト組織は、炭素量が少ないため、マルテンサイト系ステンレス鋼ほど硬くない。例えば、マルテンサイト系の17-4PHを565時効処理した例では、ビッカース硬さ時効処理無しで約 HV 300 なのに対して時効処理後は最大 HV 420 くらいまで硬化する時効熱処理によって、残留応力除去され靭性延性取り戻した状態になっているオーステナイト系強度は、マルテンサイト系セミオーステナイト系ほどは高くならないオーステナイト系時効処理硬さは、最大HV 350 程度である。 一般に時効処理温度保持時間によって、最終的な機械的性質が左右される時効温度が高いほど強度は下がるが、靭性上がるマルテンサイト系では複数時効処理条件規格化されているが、強度硬さ靭性バランス配慮して時効処理条件選ばれるセミオーステナイト系冷間加工マルテンサイト化する場合は、圧下率が高いほど硬さ上がる圧下50 % を超えると他の処理よりも高硬度となる。析出硬化系の機械的性質の例を以下に示す。 機械的性質の例鋼種通称固溶化処理後の処理条件引張り強さMPa耐力MPa伸び%ロックウェル硬さHRC出典17-4PH 5524時間時効処理(H1025) 1170 1140 15 38 PH13-8Mo 5654時間時効処理(H1050) 1240 1310 15 43 17-7PH 7601.5時間中間熱処理5661.5時間時効処理(TH1050) 1410 1300 9 43 17-7PH 圧下60%で冷間加工4821時間時効処理(CH950) 1830 1790 2 49 A-286 73416時間時効処理 1034 1690 25 34 マルテンサイト系の 17-4PH もセミオーステナイト系の 17-7PH も、450 °C ないし 500 °C高温環境まで強度維持する。ただし、これらの鋼種450 °C ないし 500 °C 辺りを過ぎると、過時効によって強度急減するまた、具体的な鋼種によるが、マルテンサイト系セミオーステナイト系では数千時間上の長期間わたって 300 °C上の高温環境晒され場合時効進んで脆化する可能性知られている。オーステナイト系優れた高温強度特性を持つ。オーステナイト系の A-286 は、700 °C 程度まで高強度を維持する低温強度については、17-4PH も 17-7PH も低温になるにつれて強度高くなるが、靭性劣化していく。17-4PH については、2段階の熱処理行い過時効マルテンサイトオーステナイト組織上にバランスさせて熱的に安定組織作り出す特殊な時効処理知られている。この時効処理は "H-1150M" と呼ばれ、他と比べて優れた低温靭性得られる一方で一般的にオーステナイト低温脆性示さない組織である。オーステナイト系の A-286 は、液体水素並み極低温下でも靭性保持できる析出硬化系高温強度低温強度の例を下記の表に示す。 427 °C 高温環境下における強度の例鋼種通称固溶化処理後の処理条件クリープ強さ, MPa1000時間・ひずみ0.1%)出典17-4PH 4821時間時効処理(H900) 414 17-7PH 95410中間熱処理73で8時間時効処理(RH950) 214 PH15-7Mo 同上(RH950) 654 −196 °C 低温環境下における強度の例鋼種通称固溶化処理後の処理条件シャルピー衝撃強さ, J出典PH13-8Mo 5654時間時効処理(H1050) 4 PH13-8Mo H1150M 30 A-286 71816時間時効処理 77

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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/13 06:06 UTC 版)

フェライト系ステンレス鋼」の記事における「機械的性質」の解説

フェライト系ステンレス鋼一般的には焼なまし施され実用に供される800 から 1050 温度域から空冷するのがフェライト系基本焼なまし処理である。500 前後徐冷させて通過すると、後述のような脆化の危険がある。フェライト系炭素含有量少ないため、焼入れ行って硬化しない。低クロムフェライト系オーステナイト存在温度域から冷却したときにマルテンサイト生成されることもあるが、低炭素マルテンサイトであり、硬化程度小さい。 焼なまし後のSUS430の例で、0.2%耐力333 MPa引張り強さ490 MPa伸び30 %、ビッカース硬さ149 HV といった機械的性質を持つ。焼なましされたフェライト系炭素鋼などと同じく明確な降伏点を示す。他のステンレス鋼種類比べると、フェライト系ステンレス鋼強度が高い鋼種ではない。フェライト系耐力275 MPa から 350 MPa 程度亘るクロム含有量増えるほど硬化するが、延性靭性低下する

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機械的性質

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/06/10 06:35 UTC 版)

アルミニウム」の記事における「機械的性質」の解説

アルミニウムは、の約35 %の比重であり、密度は2.70 g/cm3と低く金属の中でも軽量な方に属し展性に富む。純アルミニウム強度は低いが、ジュラルミンなどのアルミニウム合金軽量さ加工しやすさ活かしつつ、強度飛躍的に改善しているため、さまざまな製品採用され産業界幅広く利用されている(「#用途」を参照)。 アルミニウム合金軟鋼などと違い応力かかったときの変形降伏現象示さない。それは侵入型固溶体である炭素によるコットレル雰囲気を持つ鉄合金とは違いアルミニウム合金には置換型固溶体合金が多いことに起因する。よって、構造設計などの計算を行う場合には、材料力学では降伏点代わりに0.2 %耐力」が代わりに用いられる。「0.2 %耐力」とは、応力をかけた際の永久ひずみ0.2 %になるときの応力である。こういった特性のために、アルミ押し出し成形摩擦攪拌接合向いている。

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機械的性質

出典:『Wiktionary』 (2019/07/06 15:34 UTC 版)

名詞

機械性質きかいてきせいしつ

  1. 物理的な関係する材料性質

下位語

翻訳


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