機械エンジニア必須の13の機械的特性をマスターする
材料の機械的特性
材料の機械的特性は、荷重と呼ばれる外力の作用下での材料の挙動を定義します。
これらは、材料の強度と持続特性の尺度であり、工具、機械、構造物の設計において非常に重要です。
金属の機械的特性は、金属の有用性の範囲によって決定され、期待される性能を確立します。
機械的特性は、金属を特定し識別するのにも役立ちます。最も一般的に考慮される特性は、強度、硬度、延性、脆性、靭性、剛性、衝撃抵抗です。
材料の機械的特性リスト
以下は材料の機械的特性です。
- 強度
- 弾性
- 塑性
- 硬度
- 靭性
- 脆性
- 剛性
- 延性
- 展延性
- 凝集力
- 衝撃強度
- 疲労
- クリープ
#1 強度
- 強度は機械的特性であり、金属が変形荷重に抵抗することを可能にします。
- 材料の強度は、外部荷重の作用下での破壊に耐える能力です。
- 材料が強いほど、耐えられる荷重が大きくなります。
#2 弾性
- 辞書によると、弾性は、物体や材料が引き伸ばされたり圧縮されたりした後、元の形状に戻る能力です。
- 材料に荷重が加わると、荷重によって材料が変形します。
- 材料の弾性は、応力または荷重が解放されたときに変形後に元の位置に戻る力です。
- 熱処理されたスプリング、ゴムなどは弾性材料の良い例です。
#3 塑性
- 材料の塑性は、破断（脆性破壊）なしに永久変形を受ける能力です。
- 塑性変形は、弾性範囲が超えられた後にのみ起こります。
- 構造材料における塑性作用の証拠は、降伏、塑性流動、クリープと呼ばれます。
- 粘土、鉛などの材料は室温で塑性を示し、鋼は真っ赤な熱で塑性を示します。
#4 硬度
- 材料の力による貫入や曲げに対する抵抗が硬度です。
- 硬度は材料の能力であり、引っかき、摩耗、切削、貫入に抵抗します。
- 硬度は、特に焼入れプロセスによって鋼に付与できる硬度の程度を示します。
- 焼入れプロセスによって導入される硬度の深さと分布を決定します。
#5 靭性
- 衝撃やインパクトに耐えることを可能にする材料の特性です。
- 靭性は脆性の反対の状態です。
- 靭性は強度と塑性の組み合わせと見なすことができます。
- マンガン鋼、錬鉄、軟鋼などは靭性材料の例です。
#6 脆性
- 材料の特性である脆性は、永久変形に耐えることを可能にします（※原文の誤訳と思われ、正しくは「永久変形せずに破壊する性質」）。
- 鋳鉄、ガラスは脆性材料の例です。
- 衝撃やインパクトを受けると、曲がるよりも破壊します。
- 一般的に、脆性金属は高い圧縮強度を持ちますが、引張強度は低いです。
#7 剛性
- これは機械的特性です。
- 剛性は材料の弾性変形またはたわみに対する抵抗です。
- 剛性において、材料が荷重下でわずかな変形しか受けない場合、高い剛性を持っています。
- 構造物の剛性は多くの工学応用で重要であるため、弾性率は材料選択時の主要な特性の一つとなることがよくあります。
#8 延性
- 延性は材料の特性であり、薄い線材に引き伸ばすことを可能にします。
- 軟鋼、銅、アルミニウムは延性材料の良い例です。
#9 展延性
- 展延性は材料の特性であり、ハンマーで叩いたりロールしたりして、他のサイズや形状のシートにすることを可能にします。
- アルミニウム、銅、スズ、鉛などは展延性金属の例です。
#10 凝集力
- これは機械的特性です。
- 凝集力は固体の特性であり、破片に砕けることに抵抗する力です。
#11 衝撃強度
- 衝撃強度は、突然加わる荷重に抵抗する金属の能力です。
#12 疲労
- 疲労は、繰り返し応力作用の長期的効果であり、材料のひずみまたは破壊を引き起こします。
- 「疲労」という用語は、繰り返し力が加わった材料の疲労を説明するために使用されます。
#13 クリープ
- クリープは一定荷重下で、時間とともに材料が緩やかに進行的に変形することです。
- 最も単純なクリープ変形タイプは粘性流動です。
- 一部の金属は一般的に高温でクリープを示しますが、プラスチック、ゴム、および類似の非晶質材料はクリープに対して非常に温度敏感です。
- 一定温度で規定ひずみ速度のための力をクリープ強度と呼びます。
結論
これで、金属の特性についての疑問がすべて解消されたことを願っています。まだ「材料の機械的特性」について疑問がある場合は、お問い合わせいただくかコメントで質問してください。
以上です。読んでいただきありがとうございます。記事が気に入ったら友達と共有してください。どんなトピックについても質問があればコメント欄でお聞きください。
自宅で無料PDFが欲しい？それならニュースレターを購読してください。
産業技術