金属の引張強度と降伏強度が使用に与える影響

プロジェクトへの適用を検討する前に、金属のさまざまな機械的特性を分析することが重要です。この点で、引張強度と降伏強度は、考慮すべき最も重要な特性の 2 つです。永久変形の有無にかかわらず、応力に耐える材料の能力を深く理解できるからです。

以下では、引張強度と降伏強度、およびこれらの値がさまざまな金属の構造的完全性と製造にどのように影響するかについて簡単に説明します.

引張強度と降伏強度

引張強度と降伏強度の違いと、それらが金属に与える影響についてもう少し詳しく見てみましょう.

引張強度

材料が破裂する前に処理できる最大の引張応力は、引張強度として知られています。この限界を超えると、素材はネッキングを起こし、バラバラになります。

引張強度について話す一方で、材料の延性も重要な場合があります。延性材料は、壊れる前に脆性材料よりも大きく変形できます。

耐力

降伏強度は、材料が塑性変形することなく処理できる最大応力を表します。これは、以下に示すように、応力-ひずみグラフの降伏点として表されます。

グラフからわかるように、ひずみが小さい場合、変形は弾性的です。力が比例限界 (ポイント A) に達するまで続き、そのポイントの前に負荷が取り除かれると逆になります。

点 A から点 B まで、小さな応力が大きなひずみ (曲線の直線性からの最初の偏差) を生成します。応力がより深刻な場合、形状は部分的に回復します。

降伏上限 (B) を超えると、材料は弾性を失い、可塑性の領域に入ります。かなりの塑性変形を引き起こす応力のレベルは、降伏応力と呼ばれます。変形力がさらに増加すると、最終的には材料の破損につながります。

永久変形の性質は、材料の種類によって異なります。

銅やアルミニウムなどの一部の延性材料では、金属が高い応力値を超えて伸びる可能性があるため、正確な降伏点を確認することは不可能です。このような場合、応力 - ひずみ曲線の最初の直線部分に平行線を引くが、そこから 0.2% オフセットすると、応力の証明としても知られる最大応力値が得られます。

以下の表は、引張強度と降伏強度を比較したもので、一般にあらゆる金属に適用できます。

引張強度	耐力
骨折点で測定 計算には一軸荷重のみが使用されます 究極の引張強度は塑性変形のピークです 降伏強度よりも高い値です 100% の精度で計算できます	変形点で測定 多軸応力状態を推定 降伏点は弾性変形のピークです 引張強度よりも低い値です 延性材料の場合、応力の証明が必要です

金属における引張強度と降伏強度の重要性

金属の引張強度と降伏強度の分析は、次のシナリオで不可欠になります。

構造的完全性を認める

金属の引張強度と降伏強度によって、その適用分野が決まります。航空宇宙産業や建設産業などの大規模なプロジェクトの場合、これらの要因は生死に関わる問題です。設計者は、最大応力が使用する金属の降伏強度に決して達しないようにします。一方、極限引張強度は、金属構造が崩壊する前に処理できる最大の力を教えてくれます。

金属加工

金属は、製品ライフ サイクルのさまざまな段階で強度と延性がチェックされます。上限荷重 (降伏強度) は、プレス、圧延、鍛造などのさまざまな製造プロセス中の金属の挙動を表します。極限引張強度は、製品の最大荷重限界を設定します。これを超えると、金属の結晶構造が永久に変化するため、重要な特性が失われる可能性があります。

超合金の試験

超合金をテストするパラメータの 1 つとして降伏強さを使用するのは簡単です。一般的な金属合金とは異なり、超合金は高温で高い降伏強度を示します。したがって、強度の高い用途に適しています。

さまざまな金属の引張強さと降伏強さ

一般的に使用されるいくつかの金属の引張強度と降伏強度を比較してみましょう.

メタル	引張強度 (MPa)	降伏強度 (MPa)
アルミニウム 6061 T6	310	276
アルミニウム 5052 H32	227	193
真鍮	250	95
銅	220	70
構造用鋼 (ASTM-A36)	400	250
チタン合金	900	730
A106 炭素鋼パイプ グレード C	485	275
インバー	400	230
タングステン	980	750
バナジウム	800	776

引張強さと降伏強さが高い金属には、機械加工の課題が伴います。たとえば、タングステンは他のどの金属よりも高い引張強度を持っています。ただし、室温では非常に脆くなり、不要なチッピングが発生します。特殊な熱処理方法を使用して、機械加工環境を助長する必要があります。経験豊富な金属サービス プロバイダーを側に置くことで、これらすべての問題を簡単に解決できます。

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