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鉄鋼の引張強さ

忘れたらアカン、ものづくり のブログを書いている、マーシーです。

今日は、鉄鋼の引っ張り強さ について述べます。


■強い弱いは、引張りで決まり

 モノが強いって何で決まるのでしょうか。色々あると思いますが、
鉄鋼は引っ張り強さが基本になります。
 鉄鋼は圧縮の力ではめったに壊れるものではありません。もし
圧縮の力で壊れるとしたら板材や箔にはできないはずです。

 逆に引っ張るとどうなるか考えてみましょう。棒や線を引っ張る
とき場合によっては切断してしまいますし、板を曲げると、曲げた
外側には亀裂が入ることがあっても内側はめったに割れることは
ありません。これは曲げると外側に引っ張りの力が働くからです。

 
■引張り強さ
 鉄鋼の強さは引張強さで表わすのが普通で、強度のバロメータ
となります。鉄鋼材料がどれくらいの引張力に耐え得るかが材料の
強い、弱いを比較する上で重要な目安になります。
 
 引張りに耐える最大の抵抗力を、その材料の”引張強さ”と
言います。単位はMPa(またはkgf/mm2)であらわされ、記号は
σB(シグマビー)であらわされます。

 引張り強さσBはどのようにして求めるかというと、引張り
試験片というテストピースを引張り試験機にかけて、引張り試験
を行います。このときの最大引張り力(Pkgf)を、試験片の
元の断面積(Amm2)で割ったもの。つまりP/A(kgf/mm2)を
引張り強さと定義します。


■降伏点、疲労強さとの関係 
 引張り強さは、鉄鋼材料のすべての強さのもとになるもので、
これがわかっていれば、降伏点(耐力)や疲労強さなどが大体
推定できます。
 
   ・降伏点(耐力)σS(kgf/mm2)
        =0.5xσB (焼きなまし材)
        =0.8xσB (調質材)
        
   ・曲げ疲労強さ σW(kgf/mm2)
        =0.5xσB

        
■引張り強さを増すには
 鉄鋼の引張り強さを増加させるには、鋼中の炭素量を増加させて
硬くするか、または熱処理して硬くする方法が有効です。
 
   ・引張り強さ σB((kgf/mm2)
        =(20+100x%C)kgf/mm2
        
 例えば、軟鋼(0.3%)の引張り強さは、
   ・σB=20+100x0.3=50kgf/mm2
 となります。

 同じC%の鋼では、熱処理しなければ炭素鋼(普通鋼)でも
特殊鋼でも引張り強さはほとんど変わりません。C%の多い、
少ないによって強い、弱いが決まります。
 
 また、同じC%の鋼では、焼入れをして、硬くすると引張り
強さは大きくなります。引張り強さは硬さにより変化します。

   ・引張り強さ σB (MPa(kgf/mm2))
       =0.3xHB (ブリネル硬さ)
       =2.1xHs (ショア硬さ)
       
 この関係は、普通鋼でも特殊鋼でも同じです。
 


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超硬もおののく降伏しない鉄鋼

 今月の、「プレス技術」を読みましたが、高性能冷間工具鋼、SLD-MAGICのトライボロジー特性は凄いですね。微量の油をぬったセミドライ状態で、摩擦させるとまるでDLCのような自己潤滑性が出るなんて。コーティング費用分コストパフォーマンスが良く、いろんな転動・摩擦・摺動部品にも使えそうだ。
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