機械的性質
機械的性質
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)
球晶サイズはポリマー材料の物性に影響を与える。球晶が大きくなると、結晶化度(英語版)、密度、強度、ヤング率が下がる。これは、球晶中のラメラの割合が低くなるために起こる。つまり、球晶が大きくなると、ラメラとラメラの隙間にあるアモルファスの分子の割合が多くなり、その分だけラメラの割合が下がる。また、球晶が大きくなると、球晶同士の結合力も小さくなり、これも強度低下の原因となる。一方、アモルファス分子の割合が多くなると、弾性や衝撃抵抗は高くなる傾向がある。 球晶がポリマーの機械的性質に与える影響には、球晶自体の大きさや密度が大きく関係する。例えばアイソタクチックポリプロピレンの場合、球晶のサイズが増加すると、破断強度が急激に落ちる。同様に、引張強度や降伏応力、じん性も低下する:84。球晶が大きくなると、ポリマー分子が纏まった状態になり、球晶同士の結合力が弱まるため、球晶の境界に亀裂が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)
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、境界条件と平板の形状に関する定数、 8 ≤ k ≤ 16 {\displaystyle {8\leq k\leq 16}} 、 E s {\displaystyle {E_{s}}} は、ポリマーの弾性率、 V s {\displaystyle {V_{s}}} は、ポリマーの体積、 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、フォームの密度、 d s {\displaystyle {d_{s}}} は、ポリマーの密度。 圧縮応力は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が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と変形のヒステリシス・ループ面積が大きく、衝撃緩衝材に適した性質を示す。
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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)
機械的性質は引張りや圧力等の外力に対する特性であり、機械部品など広範囲に使用される素材であることから各種の試験がある。 粘弾性 弾性率 靭性 応力とひずみ 耐衝撃性値
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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、普通鋼やフェライト系と比較すると、降伏点と比較して引張り強さが高く、延性に富むのが特徴である。固溶化・冷延薄板の SUS 304 の場合で、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を示さない。 延性の程度を示す伸びは、同じく固溶化・冷延薄板の SUS 304 の場合で 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。一般的な鉄鋼材料や安定なオーステナイトを引張試験をすると、試験片はある程度まで均一変形にして伸びた後、一部分が括れ出し、その括れに変形が集中して破壊に至る。一方、準安定オーステナイトの場合、発生した括れ箇所に加工誘起マルテンサイト変態が起き、その箇所が強化される。それによって、括れ箇所の代わりに他の箇所で変形が進む。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が増大する現象を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、オーステナイト系を高強度化することもできる。JIS や AISI の301系が、加工硬化による高強度オーステナイト系の代表例である。圧延率に比例して強度を上昇させることができ、最大で 1800 MPa 程度までの引張り強さが得られる。一方で、圧延率に比例して伸びは落ちる。しかし、ある程度までの圧延率ならば充分な伸びを保ち、加工硬化後もそのまま成形して製品に使用できるのがオーステナイト系の優れた点でもある。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の強化法としては、固溶硬化作用のある炭素と窒素の添加が有効である。とくに窒素の添加がよく行われる。炭素と異なり、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、窒素はオーステナイト生成元素であるため、高価なニッケルを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を使用可能な範囲で保つことができ、耐熱性・耐寒性に優れた合金でもある。一般的な炭素鋼は高温になればなるほど強度が低下するが、ステンレス鋼は急激に強度が低下を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はステンレス鋼の中でも強度低下開始温度が高い。オーステナイト系の急激な強度低下の開始温度はおおよそ 600 ℃ である。クリープ強度もオーステナイト系はフェライト系などと比較して高い。オーステナイトは面心立方格子構造を取り、面心立方格子はフェライト系の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、オーステナイト系の高温強度が高い。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は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の高温強度を高めるには、モリブデン、ニオブ、チタンの添加が有効である。 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が低下して脆くなる。特に、ある温度を下回ると脆化が急速に進む延性-脆性遷移温度と呼ばれるものが存在する。オーステナイト系の場合は、明確な延性脆性遷移温度は存在せず、極低温でもある程度の延性を保つ。このような温度依存の傾向の違いは、オーステナイト系が面心立方格子構造であることによる。低炭素鋼の場合では −269 ℃ で伸び|は 0% となるが、304系では伸び約 30% を維持する。このような特性から、オーステナイト系は低温環境用の材料として重宝される。ただし、材料基地にフェライトが混ざったり、炭化物が析出していると、オーステナイト系であっても伸びが低下することがある。オーステナイト系の低温強度を制御する合金元素としては、窒素の添加が有効である。
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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
二相ステンレス鋼の常温強度は、ステンレス鋼の中で優れているといえる。特に降伏応力は一般的にオーステナイト系の約2倍の強度を示し、常温で 450 MPa から 600 MPa の降伏応力を有する。引張り強さは、常温で 600 MPa から 800 MPa の値が得られる。二相系の高強度化には、合金元素と結晶粒サイズが影響している。高濃度に含有されたクロム、モリブデン、窒素によって高強度化される。また、前述のように二相系のオーステナイトとフェライトの結晶粒サイズは微細であるため、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が 700 MPa に達するものもある。二相系の延性と靭性は、オーステナイト系よりは劣り、フェライト系よりは優れる傾向にある。延性の指標である伸びは、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は持たない。バランスを保っている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、フェライト相に起因する475℃脆化も起こり得る。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℃以下が使用温度の目安である。 低温強度に関しては、−40℃程度までなら良好な靭性が保たれる。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、炭素鋼やフェライト系よりは緩やかな傾向にある。 微細で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。融点の半分以上の高温域で、伸びが1000%を超えるような塑性変形が起こる。超塑性を応用して、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は析出硬化を利用して高強度を実現した鋼種である。特に、析出硬化に加えてマルテンサイト変態も利用するマルテンサイト系とセミオーステナイト系の強度が大きい。ただし、析出硬化系の固溶化処理後・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、ビッカース硬さが時効処理無しで約 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、残留応力は除去され、靭性・延性を取り戻した状態になっている。オーステナイト系の強度は、マルテンサイト系とセミオーステナイト系ほどは高くならない。オーステナイト系の時効処理後硬さは、最大で HV 350 程度である。 一般に、時効処理の温度と保持時間によって、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、靭性は上がる。マルテンサイト系では複数の時効処理条件が規格化されているが、強度・硬さと靭性のバランスを配慮して時効処理条件が選ばれる。セミオーステナイト系を冷間加工でマルテンサイト化する場合は、圧下率が高いほど硬さも上がる。圧下率 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 552℃で4時間時効処理(H1025) 1170 1140 15 38 PH13-8Mo 565℃で4時間時効処理(H1050) 1240 1310 15 43 17-7PH 760℃で1.5時間中間熱処理566℃で1.5時間時効処理(TH1050) 1410 1300 9 43 17-7PH 圧下率60%で冷間加工482℃で1時間時効処理(CH950) 1830 1790 2 49 A-286 734℃で16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 の高温環境まで強度に維持する。ただし、これらの鋼種は 450 °C ないし 500 °C 辺りを過ぎると、過時効によって強度が急減する。また、具体的な鋼種によるが、マルテンサイト系とセミオーステナイト系では数千時間以上の長期間にわたって 300 °C 以上の高温環境に晒された場合に時効が進んで脆化する可能性が知られている。オーステナイト系は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は高くなるが、靭性が劣化していく。17-4PH については、2段階の熱処理を行い、過時効のマルテンサイトとオーステナイトを組織上にバランスさせて熱的に安定な組織を作り出す特殊な時効処理が知られている。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が得られる。一方で、一般的にオーステナイトは低温脆性を示さない組織である。オーステナイト系の A-286 は、液体水素並みの極低温下でも靭性を保持できる。 析出硬化系の高温強度と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, MPa(1000時間・ひずみ0.1%)出典17-4PH 482℃で1時間時効処理(H900) 414 17-7PH 954℃で10分中間熱処理−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 565℃で4時間時効処理(H1050) 4 PH13-8Mo H1150M 30 A-286 718℃で16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は一般的には焼なましが施されて実用に供される。800 ℃ から 1050 ℃ の温度域から空冷するのがフェライト系の基本な焼なまし処理である。500 ℃前後を徐冷させて通過すると、後述のような脆化の危険がある。フェライト系は炭素含有量が少ないため、焼入れを行っても硬化しない。低クロムのフェライト系を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が生成されることもあるが、低炭素マルテンサイトであり、硬化の程度は小さい。 焼なまし後のSUS430の例で、0.2%耐力が 333 MPa、引張り強さが 490 MPa、伸びが 30 %、ビッカース硬さが 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は炭素鋼などと同じく明確な降伏点を示す。他のステンレス鋼の種類と比べると、フェライト系ステンレス鋼は強度が高い鋼種ではない。フェライト系の耐力は 275 MPa から 350 MPa 程度に亘る。クロム含有量が増えるほど硬化するが、延性や靭性は低下する。
※この「機械的性質」の解説は、「フェライト系ステンレス鋼」の解説の一部です。
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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)』 (2022/06/10 06:35 UTC 版)
アルミニウムは、鉄の約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。純アルミニウムは強度は低いが、ジュラルミンなどのアルミニウム合金は軽量さ、加工のしやすさを活かしつつ、強度を飛躍的に改善しているため、さまざまな製品に採用され、産業界で幅広く利用されている(「#用途」を参照)。 アルミニウム合金は軟鋼などと違い、応力がかかったときの変形に降伏現象を示さない。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の代わりに「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が0.2 %になるときの応力である。こういった特性のために、アルミは押し出し成形や摩擦攪拌接合に向いている。
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