機械材料の強さ、引張度、靭性、硬さについて

質問

• 機械材料の強さについて、引張度や靭性、硬さという多岐にわたる性質について紹介します。
• 材料の性質を述べる際に統一された表現がなくわかりにくい点があります。強さは引張度や硬さなど様々な要素で表現されます。
• 材料の硬さと靭性は反対の性質です。硬い材料は脆く、靭性が低くなりますが、焼き直しによる靭性の向上が行われます。衝撃や曲げには靭性が重要です。柔らかい材料は靭性が高いです。

回答No.7

kuroneko2020

回答(2)(6)の追加です。

「『粘り強さ(靭性)』を増すのに『引張強さ(強さ)(硬さ)』を低く(柔らかく)する」はおかしいのか。
回答(6)の参考資料にあるように、事実としてそうなっているのです。
同じ強さと言っても「粘り強さ」と「引張強さ」は全く別の特性なのです。

靭性が不足している場合の対策は硬さを下げるだけではありません。
(a)図22にあるように同じ硬さでも靭性が高い鋼種に変更する。
(b)素材の不純物成分(S,P,C,Nなど)を減らす。
(c)結晶粒を微細化する(特殊な熱処理でできる場合もある)。
などがありますが、硬さを下げるのが最も実用的です。

「引張強さ」と「靭性」が相反する特性なので、熱処理する場合の硬さの設定がとても重要であると言えます。

なお回答(6)で「引張強さと硬さは別物」である理由の一つを説明しましたが、それ以外にも
(a)オーステナイト鋼は図22の比例線からずれている。
(b)鋳鋼や鋳鉄は図22の比例線からずれている。
(c))硬さよりも引張強さの方が材料不良を見つけ易い。
などがあります。

JISの材料規格を見ると、硬さ、引張特性(引張強度、降伏点または耐力、伸び、絞り)、衝撃値がすべて規定されている例が多々あります。材料を評価するのにそれぞれの項目が必要であることが分かります。