金属について

質問

先日金属の引っ張り試験を行ったのですがその際にいくつかわからないことがあったので質問させていただきます。
（１）応力と変位量について調べたのですが、応力は金属の強度、変位量は硬度に対応しているという認識でよいのでしょうか。また延性と硬度は同じことを言っているのでしょうか。
（２）強度と硬度について、強度と硬度はともに転位の起こりにくさに関係があると認識しているのですが、例えばステンレスは強度は高いですがよくのびますよね。これはどういったことが原因になるのでしょうか。

ちなみに以下のページの内容には一応目を通しております。
http://www.ne.jp/asahi/alfeni/acorn/micro/tsuyos …
http://www.cis.kit.ac.jp/~morita/jp/class/AdvEng …

解答よろしくお願いします。

回答No.3

AoDoc · ベストアンサー

弾性範囲では、応力は単位面積当たりに作用する外力の大きさとこれと釣り合う材料に発生している単位面積当たりの抵抗力と言う意味です。伸びを単位長さ当たりにしたものがひずみで、応力とひずみは比例してフックの法則に従います。この関係は原子間に働く力、コンドン－モース曲線(Condon - Morse curve)と言う理論から説明されます( http://ms-laboratory.jp/zai/stress/stress.htm )
降伏後は塑性変形しますから、応力とひずみの関係は複雑です。降伏後、転位の移動、転位の増殖、すべりの発生、転位の運動に対する障害物、加工硬化など生じ、現象は、不連続で、かなり複雑です。すべりの軸方向の変位がひずみで、応力は塑性変形にたいする抵抗力で、いろいろな現象が含まれていて複雑です。延性破壊のメカニズムの解析を困難にしています。この抵抗力の限界値、最大値(単位面積当たり)が引張強さです。この場合、引張強さを応力の形(単位面積当たりの抵抗力)で表すという意味です。引張強度が高い材料ほど硬い傾向にあるのは言えると思います。他の強度についてはまた別です。
硬さは、硬度計の原理でも明らかなように、一定の荷重を負荷したときの塑性変形のし易さ、しにくさの程度を表します。
炭素鋼で炭素量が増すと強度と硬さが増します。ステンレスもいろいろありますが、組織、添加した合金の元素で決まってくると思います。
下記のURLをご覧下さい
http://ms-laboratory.jp/strength/2/strength_2.htm
http://ms-laboratory.jp/strength/3/dtrength_3.htm

お礼

詳しい解説ありがとうございます。
ＵＲＬも読ませていただきましたが、大変勉強になりました。手持ちの材力の教科書にのっていないちょうど欲しい知識が得られたと感じております。
助かりました！

回答No.2

ORUKA1951

強度と言うのは、特定の外力に対する耐性です。
　曲げ応力に対する強度
　引張りに対する強度
　熱応力に対する強度
　繰り返し変形に対する強度
　　というふうに、何に対する強度なのかです。
(繰り返し変形に対する)強度はあるので簡単に曲げられる。
　とか

　硬度ひとつとっても、打球に対する強度なのか、曲げ応力に対する強度なのか・・

＞例えばステンレスは強度は高いですがよくのびますよね。
　ステンレスには膨大な種類があります。そもそも何の強度なのか？

　強度と言う言葉は１度忘れて、なにに対する耐性なのか、それについてどのような手段を用いて測定するのか、その耐性の原因は金属のどの構造に由来するのかを理解しないと先に進めません。

お礼

なるほど、何についての強度かということで話は変わってくるのですね。
勉強になりました。ありがとうございました！

回答No.1

spring135

あまりにも基本的な内容に関する質問ですね。

材料力学の教科書を読んで、応力、ひずみの概念を理解してください。

補足

この質問をするにあたって、材料力学の本には一応目を通してあります。
ただし私が見た限りでは金属の評価の仕方について記載はありませんでした。
ネット上で探してみたのですがちょうど欲しい知識を得られるようなページがありませんでしたのでここで質問させていただきました。
応力と歪みの概念自体は一度勉強しましたので最低限の理解はしていると自負しております。
金属の「硬さ」「強度」「延性」等について、明確な違いをよく理解しておりませんので、その辺りについて説明をしていただけたらありがたいと思っている所存です。