熱処理すると弾性係数は変わりますか？

質問

以前から不思議に思っています。物の本では弾性係数は材質により違う値が記載されています。例えばS45C鋼材の生の場合と焼入れ処理をした場合とでは当然弾性係数が変わると思うのですが、どうなのでしょうか？この値を使ってどうこうしようと言うのでは有りませんが、永年気に掛かっているものですからここらでスッキリさせたいのです。
熱処理で変わるものであれば、代表的な材質でどのくらい変わるのか具体的数値を教えていただければなおスッキリします。

回答No.3

FM-8

わたしはちょっと違う意見なんですが，

ヤング率は，熱処理であまり変わらないと思います．

熱処理で変化するのは，表面のごく一部と
思われるからです．

どの程度の変化を期待されているのか分かりませんが，
ヤング率は一般には，「密度」の関数です．

タングステンやセラミックスの比重は，鉄よりも大きいため，ヤング率も大きいです．
かなりおおざっぱに言うと，ほぼ密度に比例すると考えていいでしょう．

ただし，変化はすると思います．
これらは，熱処理のためではなく，鉄に混ぜものをしているのが主原因と思います．
熱処理は，一般に「合金」に対して行うのが必要です．
だから，熱処理する前とした後のヤング率を載せないと，ご質問に対しては公平ではありません．
鉄のヤング率と合金のヤング率はそもそも違います．

変化はしますが，その差は小さいと言うことです．
たとえば，
　一般に　21000kgf/mm^2
とすると，
鋳鉄で，
　　　19000kgf/mm^2
ぐらい．

これが大きいと感じるか小さいと感じるかは，意見の分かれるところでしょう．

一方，「強度」については，熱処理で劇的に変化します．
バネ材の降伏点は，100kgf/mm^2以上ありますが，
板金などに使われる鋼板は，20kgf/mm^2程度です．

たぶん，混同はされていないと思いますが，
「引張強度」と，「ヤング率」は全く違うものです．
ヤング率は，どちらかというと，「剛性」に直接関係しますが，「引張強度」は，限界応力と関係があります．

回答No.2

KENZOU

例え話でなんですが、アメフトでガッチリスクラムを組んだところに相手チームが飛び込んできても、相手は跳ね返されますが、スクラムが弱いと逆に相手に潰されてしまいますね。このスクラムの強さを、金属の硬さに置き換えて考えて見ましょう。つまりスクラムは金属のミクロな構造(結晶構造)のことと考えることができます。

＞例えばS45C鋼材の生の場合と焼入れ処理をした場合とでは当然弾性係数が変わると思うのですが
焼入れ処理すると金属の結晶構造は変化しますね（←スクラムが一般に密になる）。従って弾性係数は生の場合とい当然異なった値とるということになります。

＞永年気に掛かっているものですからここらでスッキリさせたいのです。
この程度の説明でいかがでしょうか。専門的な説明はHirotomocchiさんのご回答を参照ください。

回答No.1

Hirotomocchi

結論、変わります!!
詳しくは、下記urlのpdfを。
でもココに載っているのはHRC硬さってことなので・・・
（HRC硬さが変われば弾性係数も変化します）

一方、あなたの本当の疑問を解決するなら、昔の冶金学や金属物理学の本を図書館探して勉強してくださいね。金属の立体構造など勉強すると分かるかも・・・

その他の数値については、同様にJISや便覧など検索してください。必要なデーターが無数にあります。

ところで、S45Cって言葉はどこで習ったのでしょうね？もしかすると、鋼材について少し見識に誤りがあるようなので補足しますと、世の中で使われている鋼材は、純鉄（100％）だと思っていませんか？
鉄鉱石って言葉調べてください。それから精錬も。

ちなみに、S45Cとは、炭素（C）が約0.45%含まれている鋼材を言います。その他微量元素で珪素、マンガンなどがほんの少し含まれています。

金でも18Kや24Kなどありますね。あれはどれだけ金が含まれているかってって事で、自然界ではその物質が単独で存在するというのはまれです。
これを精製（不純物を除去）し人間が使いやすくする技術が冶金などです。

あとは、ステンレスって言葉も調べてはいかがでしょうか。
鉄はさびるのが当たり前。温度に対しても氷点以下や高温では形や強度が変化します。
あえて入れる不純物（ニッケルやコバルト、クロムなど）と熱の入れ方で立体構造などが変化し、さまざまな物理的特性が生まれます。

どんなところに使うかで、材料の選定を行います。使い分け方を考えることが先ですね。

では。

参考URL：

http://www.nisshin-steel.co.jp/nisshin-steel/product/catalog/pdf/b01.pdf