【動設備技術交流版】動設備【毎日一問】20190616

一般的に使用される金属材料の力学的性質には、主に以下の4種類がある：1、強度。強度とは、静的な荷重がかかったときに、金属材料が変形や破断に抵抗する能力のことである。強度指標は一般的に、単位面積あたりに受ける荷重、すなわち力で表され、記号はσで、単位はMPaです。工学でよく用いられる強度指標には、降伏強度と引張強度があります。降伏強度とは、金属材料が外力の作用を受けて降伏現象が生じる際の応力、または塑性変形が始まる際の最小応力値であり、σsで表されます。引張強度とは、金属材料が引っ張る力を受けたときに、破断する前に耐えられる最大の応力値であり、σbで表されます。ほとんどの機械部品においては、作動中に塑性変形が生じてはならないため、降伏強度が部品の強度設計の根拠となる；破断により機能しなくなった部品については、引張強度をその強度設計の根拠とする。 2、塑性：塑性とは、金属材料が外力の作用によって塑性変形を起こしても破断しない能力のことです。工学でよく用いられる塑性指標には、伸び率と断面収縮率がある。伸長率とは、試料が引き裂かれた後の伸び量と元の長さとの比率をパーセンテージで表したもので、記号δで示される。断面収縮率とは、試料が引きちぎられた後の断面の縮小面積と元の断面積との比率で、yで表される。伸び率と断面収縮率が大きいほど、その塑性は良くなる；逆に、塑性は悪くなる。良好な塑性は、金属材料を圧力加工するための必要条件であり、また機械部品が安全に動作し、突然の脆性破壊が起こらないようにするための必要条件でもある。 3、硬度 硬度とは、材料の表面が、それよりも硬い物体の押し込みに抵抗する能力のことです。硬度は材料の重要な力学的特性指標です。一般的に、材料の硬さが高いほど、耐摩耗性も高くなる。材料の強度が高いほど、塑性変形に対する抵抗力も大きくなり、硬度値も高くなる。 4、衝撃靭性 金属材料が衝撃荷重に耐える能力を衝撃靭性といい、akで表し、単位はJ/cm2です。 衝撃靭性は、通常、1回の振り子衝撃曲げ試験によって測定される。すなわち、試験対象の材料を標準的な衝撃試験片に加工し、振り子で1回だけ破断させ、試験片を破断するのに必要な衝撃エネルギーAKを測定する。そして、試験片のきず部の単位断面積Fあたりに消費される衝撃仕事akを用いて、衝撃靭性を表す。AK値が大きいほど、材料の靭性は高くなります。AK値が低い材料は脆性材料と呼ばれ、AK値が高い材料は延性材料と呼ばれます。歯車や連結棒など、多くの部品は動作時に大きな衝撃荷重を受けるため、高いAK値を持つ材料で製造される必要があります。鋳鉄のAK値は非常に低く、グラファイト鋳鉄のAK値はほぼゼロであるため、衝撃荷重を受ける部品の製造には使用できない。

(1)降伏強度 (2)引張強度 (3)破断後伸び率 (4)断面収縮率 (5)硬度 (6)衝撃靭性

(1)強度：とは、金属材料が荷重の作用を受けた際に、塑性変形や破壊に抵抗する能力のことです；(2)塑性：とは、金属材料が荷重を受けた際に変形しても破壊されず、荷重が取り除かれた後もその変形した形状を維持できる能力のことです；(3)硬度：とは、金属材料が外部からの圧力に対してその表面を保つ能力のことです；(4) 韧性：とは、金属材料が衝撃力に耐えて破壊されない能力のことです；(5)疲労：変動する荷重の作用により、材料が破断する現象、(6)鋳造性：金属が鋳造法によって適格な鋳造品を得られる能力を指す；(7)鍛造性：とは、金属が鍛造を受けた後に、破壊することなく自らの形状を変えることができる性質のことです；(8)溶接性：とは、金属材料が溶接法によって優れた接合部を形成できるかどうかの性能を指す；(9)切削性：金属が工具によって容易に切断されるかどうかの性質を指す。

(1)降伏強度 (2)引張強度?? (3)破断後伸び率 (4)断面収縮率?? (5)硬度 (6)衝撃靭性??

1、強度とは、金属材料が静的な荷重によって破壊（過度な塑性変形や破断）に抵抗する性能のことです。荷重の作用形態に引張り、圧縮、曲げ、せん断などがあるため、強度も引張強度、圧縮強度、曲げ強度、せん断強度などに分けられる。さまざまな強度の間には一定の関連性があり、実用上は一般的に引張強度が最も基本的な強度指標として用いられる。2、塑性とは、金属材料が荷重を受けた際に、破壊することなく塑性変形（永久変形）を生じる能力のことです。3、硬度 硬度とは、金属材料の柔らかさや硬さを測定する指標です。現在、製造過程で硬度を測定するために最も一般的に用いられているのは押し込み硬度法です。これは、一定の幾何学的形状を持つ圧子を一定の荷重で試験対象となる金属材料の表面に押し込み、その押し込み深さから硬度値を求める方法です。よく用いられる方法には、ブリネル硬度（HB）、ロックウェル硬度（HRA、HRB、HRC）、ビッカース硬度（HV）などがあります。4、疲労　前述の強度、塑性、硬度は、いずれも静的荷重が作用する際の金属の機械的性質の指標である。実際、多くの機械部品は繰り返し荷重のもとで動作しており、このような条件では部品に疲労が生じます。5、衝撃靭性　非常に高速で部品に作用する荷重を衝撃荷重といい、金属が衝撃荷重の作用に耐えて破壊されない能力を衝撃靭性という

機械的性質は力学的性質とも呼ばれ、よく用いられる力学的性質には4つの指標があります。1. 強度指標で、引張強度や降伏強度などがあります；2.硬度指標には、ブリネル硬度、ロックウェル硬度、ヴィッカース硬度などがある；3. 塑性指標、断面収縮率と伸び率；4. 頑性指標は、衝撃靭性である。

1、強度 強度とは、金属材料が静的な荷重を受けたときに、変形や破断に抵抗する能力のことです。強度指標は一般的に、単位面積あたりに受ける荷重、すなわち力で表され、記号はσで、単位はMPaです。工学でよく用いられる強度指標には、降伏強度と引張強度があります。降伏強度とは、金属材料が外力の作用を受けて降伏現象が生じる際の応力、または塑性変形が始まる際の最小応力値であり、σsで表されます。引張強度とは、金属材料が引っ張る力を受けたときに、破断する前に耐えられる最大の応力値であり、σbで表されます。ほとんどの機械部品においては、作動中に塑性変形が生じてはならないため、降伏強度が部品の強度設計の根拠となる；破断により機能しなくなった部品については、引張強度をその強度設計の根拠とする。 2、塑性：塑性とは、金属材料が外力の作用によって塑性変形を起こしても破断しない能力のことです。工学でよく用いられる塑性指標には、伸び率と断面収縮率がある。伸長率とは、試料が引き裂かれた後の伸び量と元の長さとの比率をパーセンテージで表したもので、記号δで示される。断面収縮率とは、試料が引きちぎられた後の断面の縮小面積と元の断面積との比率で、yで表される。伸び率と断面収縮率が大きいほど、その塑性は良くなる；逆に、塑性は悪くなる。良好な塑性は、金属材料を圧力加工するための必要条件であり、また機械部品が安全に動作し、突然の脆性破壊が起こらないようにするための必要条件でもある。 3、硬度 硬度とは、材料の表面が、それよりも硬い物体の押し込みに抵抗する能力のことです。硬度は材料の重要な力学的特性指標です。一般的に、材料の硬さが高いほど、耐摩耗性も高くなる。材料の強度が高いほど、塑性変形に対する抵抗力も大きくなり、硬度値も高くなる。 4、衝撃靭性 金属材料が衝撃荷重に耐える能力を衝撃靭性といい、akで表し、単位はJ/cm2です。 衝撃靭性は、通常、1回の振り子衝撃曲げ試験によって測定される。すなわち、試験対象の材料を標準的な衝撃試験片に加工し、振り子で1回だけ破断させ、試験片を破断するのに必要な衝撃エネルギーAKを測定する。そして、試験片のきず部の単位断面積Fあたりに消費される衝撃仕事akを用いて、衝撃靭性を表す。AK値が大きいほど、材料の靭性は高くなります。AK値が低い材料は脆性材料と呼ばれ、AK値が高い材料は延性材料と呼ばれます。歯車や連結棒など、多くの部品は動作時に大きな衝撃荷重を受けるため、高いAK値を持つ材料で製造される必要があります。鋳鉄のAK値は非常に低く、グラファイト鋳鉄のAK値はほぼゼロであるため、衝撃荷重を受ける部品の製造には使用できない。

強度には、引張強度、圧縮強度、曲げ強度、せん断強度などがある。

弾性限界、降伏限界、強度限界。 弾性限界：材料が純粋な弾性変形を起こす最大限の値を示すものです。 降伏限界：材料が微小な塑性変形に抵抗する能力を示すもの。 強度限界：材料が外部からの破壊力に抵抗する最大の能力。

金属材料の性能は、一般的に加工性能と使用性能の2つに分けられる。いわゆる加工特性とは、機械部品の加工製造過程において、金属材料が定められた冷間・熱間加工条件の下で示す性能のことです。金属材料の加工性の良し悪しは、製造過程において成形される適応能力を決定する。加工条件が異なるため、要求される加工特性も異なり、例えば鋳造性、溶接性、鍛造性、熱処理性、切削加工性などがある。いわゆる使用性能とは、機械部品が使用条件下で金属材料が示す性能のことで、機械的性質、物理的性質、化学的性質などが含まれます。金属材料の使用性能の良し悪しは、その使用範囲と使用寿命を決定する。 機械製造業において、一般的な機械部品は常温・常圧で、かつ腐食性の強くない媒体の中で使用され、使用過程において各部品は異なる負荷を受けることになる。金属材料が荷重の作用に耐えて破壊を防ぐ性能を、機械的性質（または力学的性質とも呼ばれる）という。金属材料の機械的性質は、部品の設計や材料選定における主要な根拠となります。外部負荷の性質が異なる（例えば引張り、圧縮、ねじり、衝撃、繰り返し負荷など）と、金属材料に求められる機械的性質も異なってくる。一般的に用いられる機械的性質には、強度、塑性、硬度、靭性、繰り返し衝撃耐力、疲労限界などがある。以下、各種機械的性質についてそれぞれ説明します。

1．強度 強度とは、金属材料が静的な荷重に作用された際に、破壊（過度な塑性変形や破断）に抵抗する性能のことです。荷重の作用形態に引張り、圧縮、曲げ、せん断などがあるため、強度も引張強度、圧縮強度、曲げ強度、せん断強度などに分けられる。さまざまな強度の間には一定の関連性があり、実用上は一般的に引張強度が最も基本的な強度指標として用いられる。 2．塑性　塑性とは、金属材料が荷重を受けた際に、破壊することなく塑性変形（永久変形）を生じる能力のことである。 3．硬度 硬度とは、金属材料の硬さを測定する指標です。現在、製造過程で硬度を測定するために最も一般的に用いられているのは押し込み硬度法です。これは、一定の幾何学的形状を持つ圧子を一定の荷重で試験対象となる金属材料の表面に押し込み、その押し込み深さから硬度値を求める方法です。 よく用いられる方法には、ブリネル硬度（HB）、ロックウェル硬度（HRA、HRB、HRC）、ビッカース硬度（HV）などがあります。 4．疲労 前述した強度、塑性、硬度は、いずれも静的荷重が作用する際の金属の機械的性質の指標である。実際、多くの機械部品は繰り返し荷重のもとで動作しており、このような条件では部品に疲労が生じます。 5．衝撃靭性　機械部品に非常に高速で作用する荷重を衝撃荷重といい、金属が衝撃荷重による破壊に抵抗する能力を衝撃靭性と呼ぶ。