金属強度チャート：プロジェクトに最適な金属選定のために

部品生産に使用する材料の金属強度は、製品の成功と完全性における非常に大きな決定要因です。だからこそ金属強度チャートが重要なのです。

例えば、航空宇宙加工プロジェクトでは、スパナやその他の工具製造に必要な金属より高強度な金属が必要です。間違った強度の金属を使用すると壊滅的で、プロジェクトの全面的な崩壊や航空機の誤作動を招く可能性があります。したがって、正しい選択が必要です。

しかし、プロジェクトに適した金属強度をどう選べばよいのでしょうか？本記事でわかります。

金属材料の一般的な特性

機械技師が金属材料の強度を判断するためのさまざまな指標があります。これらの指標は金属強度としても知られています。強度とは、材料が変形せずに応力に耐えられる能力と定義できます。金属には異なる強度があり、これがすべての金属がすべての目的に適さない理由です。金属強度にはさまざまなタイプがあり、以下が含まれます：

引張強度

これは、金属が永久的な損傷なしに耐えられる最大の引張または伸張量です。金属がどれだけの張力に耐えられるかの尺度です。外力が金属に加えられ、その降伏点を超えると、続く変形の一部は永久的で元に戻せません。これが金属の引張強度です。

引張強度はさらに3つに分類されます：

降伏強度：金属が永久変形なしで耐えられる強度。コンポーネントが塑性変形前に耐えられる最大強度とも言えます。エンジニアと製造業者は、物体が耐えられる最大荷重を知るために降伏強度を計算します。

破断強度：応力-ひずみ曲線上の破断点における応力座標。

極限強度：特定単位面積の金属が破断や変形なしに耐えられる最大の引張、圧縮、せん断応力。つまり、金属が耐えられる最大応力量です。

衝撃強度

これは、金属が破壊前に耐えられる衝撃または突然加わる力の大きさの尺度です。衝撃強度は、金属が破断、破裂、損傷する前に吸収できるエネルギー量を測定するのに用いられます。したがって、プロジェクトに金属が必要で、それが吸収できるエネルギー量を知る必要がある場合、衝撃強度テストが実施すべきものです。

一般的な誤解は、高衝撃強度が高い材料硬度と同等だということです。したがって、高衝撃強度の材料は硬い材料です。残念ながら、これは常に真実ではありません。したがって、高衝撃強度が常に高硬度を意味するわけではありません。

材料の衝撃強度に影響する要因には、温度（温度上昇で衝撃強度増加）、材料厚さ（厚さ増加で衝撃強度低下）、ノッチ半径（ノッチ半径縮小で衝撃強度低下）などがあります。

圧縮強度

名前が示す通り、圧縮強度とは、金属が損傷なしで耐えられる最大の圧力または圧縮量を指します。金属の圧縮強度をテストするには、万能試験機が必要です。この機械は金属に徐々に荷重を増やし、変形が始まるまで続けます。変形が開始される点が金属の圧縮強度です。

迅速試作におけるさまざまなアルミニウムグレードについての詳細記事はこちらをお読みください。

金属強度チャート

プロジェクトに適した金属を選定する際に知っておくべき重要なパラメータがあります。これらには鋼の降伏強度、鋼の引張強度、密度、硬度などが含まれます。以下は金属比較に使用できるシンプルな金属強度チャートです：

なぜ強度が重要な要因なのか

加工は単に利用可能な金属を手に入れることではなく、適切な金属を使用することです。材料が特定の目的に適しているかどうかを知るために考慮すべき必須要因の一つが強度です。金属強度を知ることで正しい選択ができます。金属強度を比較する最も効果的な方法の一つは金属強度チャートを使用することです。

強度が重要な要因であるのは、機械部品が意図された目的を効果的に果たせるかどうかを強度が決めるからです。高強度金属が必要なところに低強度金属を使用すると、構造が容易に変形する可能性があります。例えば、重機用部品には高強度金属が必要です。この場合、鋼やチタンがプロジェクトの最良の選択肢となることが多いです。一般的に、鋼、チタン、タングステン、インコネルは最強の金属と見なされます。したがって、高強度が必要な場面で使用できます。

例えば、重量物吊り上げクレーンで使用される部品に低強度金属を使うと、部品の完全性だけが損なわれます。これは意図された用途で無用となり、企業の時間、労力、リソースの浪費を招きます。

また、金属の強度は、変形や形状喪失前にどれだけの衝撃を受けられるかを示します。これにより、これらの金属で作られた部品がどれだけ持つかが決まります。これは特に、ハンマー衝撃や衝突を受ける可能性のある部品で非常に重要です。

したがって、プロジェクトに適した金属が必要な場合、強度は考慮すべき必須要因です。

結論

プロジェクト実行でどの金属を選ぶ前に、まず2つの質問に答えることが不可欠です。第一の質問は、その金属が何の目的で使われるか、第二は、その金属がどれだけの荷重を負担するかです。第二の質問は簡単な工学計算で答えられます。計算後、結果がどの金属が必要な強度を持つかを決定します。

市場のすべての金属を購入して、一つずつテストして適切な強度のものを見つける必要はありません。金属強度チャートを参照できます。そこで、鋼の引張強度チャートを含む、各金属のさまざまな強度を見ることができます。

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FAQ

Q: 金属における強度とは何を意味しますか？

A: 金属の強度とは、金属が元の形を失うことなく外部圧力や力にどれだけ抵抗できるかを意味します。

Q: 金属における強度と靭性の違いは何ですか？

A: 強度は金属の非回復性変形、いわゆる塑性変形への抵抗です。一方、靭性は金属が破断にどれだけ抵抗できるかです。靭性はしたがって、金属に破断を引き起こすのに必要なエネルギーとして測定されます。言い換えれば、前者は不可逆的変形、後者は可逆的変形です。

Q: 最も強い金属は何ですか？

A: 一般的に、鋼、チタン、タングステン、インコネルが最強の金属と見なされます。