工具鋼の降伏点、引張強度について

質問

工具鋼(SKH2、SKH51など)について、強度解析をしたいのですが、降伏点、引張強度が調べても見つかりません。硬度はJISにも記載されているので、これから引張強度に概算すればいいのでしょうか？
脆い材料なので、弾性域(降伏点)という概念がなく、SSカーブはある応力まではほとんど歪まずに、ある応力で一気に破壊するという形になるのでしょうか？
解析をする時にどういう物性値を与えてやると正しいかが分かりません。
どなたかわかる方ご教授ください。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

降伏点はご勘弁。S45Cでも焼入れするも明瞭にならないハズ。
　　https://www.jstage.jst.go.jp/article/kikaia1979/72/717/72_717_735/_pdf

＞SSカーブはある応力まではほとんど歪まずに、ある応力で一気に破壊する

ほぼその通り

ハイスはメーカーが値を出したがらない傾向があるのです。

　　http://www.hitachi-metals-ts.co.jp/zatsugaku/property.html
　　引張強さ
　　引張試験で、破断するまでの最大荷重の値を、試験片の初期断面積で除した値です。
　　約55HRCまでの低硬度では、引張強さは硬さに比例して高くなり、鋼種間差は比較的小さい傾向
　　があります。
　　しかし高硬度の場合、SKD11では約58HRC、高速度工具鋼では約62HRCで極大値となり、それ以上
　　では急激に低下する傾向があります。

　　https://www.hitachi-metals.co.jp/pdf/cat/hy-b9-w.pdf
　　P.6 にグラフ有　但し品種少

＞硬度はJISにも記載されているので、これから引張強度に概算すればいいのでしょうか

やれーという『硬さ引張強さ比例』カルト教祖が此処をウロツクが、最近、やっとこさ治療。
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=311263&event=QE0004
しかし再発の危険性大。。。。

金型での強度解析と思いますが、上記の事情からあくまで目安程度。疲れ強さも極限で使うから、実際にあれこれ試さないと何とも言えません。

強度解析は値の信頼性が追いつかず予測はほぼ無理。実績あっての改善も解析がなくとも推定できるし、材料もカタログ基本に条件を吟味。
なのであまり役立ちません。

粉末ハイスは微細な均一粒子のため靭性に優れ疲れ強さが向上するとされる。

　　NACHI 粉末ハイス　引張強度 3150 MPa Hv 900（HRc67）
　　http://www.nachi-fujikoshi.co.jp/kou/kousoku/show04b.htm

　　同・高温で高い引張強度を実現　　引張強度 2400 MPa
　　http://www.maxis.co.jp/business/catalog/nachi-duro-n1.pdf

でも、SKD7 比較の寿命1.7～4倍・・・

さっそく登場のカルト教祖殿の賛同も得たようで・・・・
今回はお飾り【参考】もマシながら、無関係なものを並べたり、頓珍漢なものも多々
　　ex 中国製鉄鋼 ⇒ 中国金網

＞SSカーブはある応力まではほとんど歪まずに、ある応力で一気に破壊する

不正確でした。補足の

＞210GPaの直線傾保ったまま(塑性変形を起こさずに)ある応力で破壊する

が適切です。

ヤング率は殆ど変わりません。

　　YXM1 216GPa

タングステンを含むハイスは少し高いが誤差の内程度。多量に含む超硬となると違ってきます。

型の変形具合については解析可能です。静的に即壊れる応力でないかぎり。
寿命を予測することはリファレンスが無いとほぼ無理。

↑症状再発？　ついに緩和ケアしか手が無い末期症状？

耐力を公表するメーカーも
　　http://www.nachi-fujikoshi.co.jp/web/pdf/4301.pdf
　　P.18
　　DURO-V2　　硬さHRc61.8　引張強度2.57GPa　　耐力2.05GPa・・伸び3%

ふつうは0.2%耐力が多いが違うかも。
これもふつうは耐力まで歪を掛けても殆ど戻るとするが、何回繰返せるかは疑問。
伸びを書くのも親切ながら参考程度。しかしこれらの値で試料の辿るグラフが推し量れます。

上記
　　静的に即壊れる応力でないかぎり
の範疇ともいえ
　　寿命を予測することはリファレンスが無いとほぼ無理

＞（普通の鉄鋼と同じように弾性変形する）

気になる点
ワーク側は、加工が目的で、弾性変形を超え塑性変形させねばならぬから、それでよいが、型は何千何万のワークを相手にして壊れないことが必須なので、同じに考えてはまずいです　⇒　疲れ強さ　の不要と必須の違い

最後にラクガキ。

＞アプローチ方法も、重要なアドバイスになると考えています

コイツの場合は　多様な意見　でなく　嘘も混じる無茶振りゴミ

本件回答（3）の専門家黒猫さんもゴミ掃除して頂いたことが気に食わず暴言を放つ

　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=310081&event=QE0004
　　回答（11）
　　＊猫のガチガチ記載には、融通のきかない嫌気がさす。

ヲッサンのは、じゅるじゅるﾌﾆｬﾌﾆｧ～記載のゴミ!!
腐ったゴミ屋敷なんぞ見たくもないはずが、もしあれば、投稿検索『イカ足タコ足』・・・

補足

ご回答ありがとうございます。
鉄鋼のヤング率は材質によらず210GPa と認識していましたが
>SK材の場合は応力を与えてもほとんど歪まずある応力で破壊 というのは
ヤング率が210GPaより高いのか、それとも210GPaの直線傾きを
保ったまま(塑性変形を起こさずに)ある応力で破壊するのか
理屈的にどちらが正しいのでしょうか？

ご教授お願いいたします。

度々の回答ありがとうございます。
最後にもう一点確認させてください。

応力除去した場合、歪みは無くなる(普通の鉄鋼と同じように弾性変形する)のでしょうか？

回答No.4

noname#230359

>>降伏点、引張強度
が出るのは
４５CやSSぐらい

ほかのものは大体ぶちって切れる(割れる)

お礼

材料力学に載っているようなSSカーブを持つ材料は実際にはほとんどないのですね。
ありがとうございました。

回答No.3

noname#230359

資料を集めるのも良いが、今後金型の破損原因の調査や寿命改善を業務とするなら、もう少し奥を学ぶ方が良い。

例えば、
・文献(a)の図16で、高硬度で疲労強度のバラツキ範囲が著しく広くなる理由。
・回答(2)の最初の参考URLの「抗折力」の図で、同じ硬さなのに鋼種により抗折力が大きく異なる理由。
・回答(2)の3番目の参考URLの図3で、曲げ強度と引張強度が大きく異なる理由。
などを勉強するべき。

上辺だけの資料だけでは寿命改善の知恵が得られない。

せっかく「お礼」を投稿してもらったが、ポイントがずれている。小生が挙げた「理由」は全て「脆性材料の強度特性」である。

機械設計者のほとんどが45HRC以下(構造用鋼、靱延性材料)の世界に住んでいる。しかし55HRC以上の金型材料(脆性材料)を扱う金型設計については、基本的な知識が異なる。にも拘わらず、構造用鋼の設計方法を振り回す技術者がたまに存在する(例えば回答(2)氏)。

脆性材料の機械的性質や設計方法に精通すれば、貴重な技術者になれる。是非勉強して欲しい。

参考URL：

http://www.asminternational.org/documents/10192/1849770/06181G_Sample.pdf

お礼

曲げ強度と引張強度の関係や抗折力などまだまだ勉強が必要なことを痛感しました。

ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

同じく、資料を集めて信頼性を高めるかな。

iwanaiこと岩魚内の十八番（おはこ）の他人批判がでました。
ですから、小生もiwanaiこと岩魚内に返礼をします。

http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=309920&event=QE0004
　↑　No.43815　　必要ﾄﾙｸ 　　では、
>> これに効率を掛ける
>> 　　計算例　下
>> 　　?ねじ効率η＝・・・・＝0.24
>> リード3　→　1ミリに1/3回転　ハンドルφ300　→　略150ミリ動く
>> テコ比　→　1:150　×効率0.24　→　略1:36
iwanaiこと岩魚内が、ばかげた投稿
> ねじ効率η＝・・・・＝0.24は良いけど、
> 梃子を、1:150　×効率0.24　→　略1:36　として、短くして如何する？
> ねじ効率ηは、摩擦係数（角）損失分と考えても良いくらいのもの
と、小生の記載で撃沈(岩魚内は知識は教本等であるが、知恵がないため猫に小判状態)
や、
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=311075&event=QE0004
　↑　No.43898　　ねじの繰り返し使用
http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=311402&event=QE0004
　↑　No.43916　　タッピンネジの軸力
では、知恵がないので知識の大風呂敷を拡げて、質問者さんを目くらましさせ焦点をぼかす。
そして、他の回答者の記載の妨害も兼ねて、意図的に記載。
本当に、情けないコミ野郎だ！！

さて、今回の質問者さんのように、本とか会社資料にない初めてのものを、作成又は製作する
には、色々な資料を集め、信頼性を高め、社内を納得させる必要があり、大変な作業です。
形あるものないものに限らずですが。
その点で、アプローチ方法も、重要なアドバイスになると考えています。

参考URL：

http://www.hitachi-metals-ts.co.jp/pdf/catalog/yss-hight-speed-tool-steels.pdf https://www.hitachi-metals.co.jp/product/

お礼

色々と参考文献を展開いただきありがとうございました。
まだまだ材料や応力について勉強する必要が有ることを改めて感じました。

ありがとうございました。