鋼鉄の強度は、複数の機械的特性から成り、これらが組み合わさって外力や応力に対する材料の耐性を決定する複雑な属性です。強度を理解するには、引張強度、降伏強度、せん断強度、圧縮強度から環境条件まで、さまざまな要因を評価する必要があります。
鋼鉄の強度とは何ですか?
鋼鉄の強度は、正確に定量化できない一般的な用語です。次のように定義するのが最も適切であり、鋼鉄のいくつかの明確な機械的特性特性が含まれます。
鋼鉄の強度破壊や不可逆的な変形が発生する前に、環境からの応力、圧力、エネルギーに対する全体的な抵抗をもたらすすべての機械的動作の集大成です。
機械的特性の詳細については、金属の機械的性質.
機械鋼の強度の種類
基本的に、鋼鉄の強度は 4 つの異なる指標に分けられ、それぞれの指標は鋼鉄に適用される特定の力または応力の下で鋼鉄が破断する点です。総合的な観察を行うには、4 つの強度形態をそれぞれ個別に、また相互に関連付けて見る必要があります。
抗張力： 鋼鉄が引き裂かれるのに抵抗する能力（極限引張強度とも呼ばれます）。
引張応力:材料を反対方向に引っ張ります。
降伏強度:金属の弾性挙動が塑性変形に変わる点。
弾性：変形力を受けた後に元の形状に戻る材料の能力。
塑性変形:永久変形の点（破損ではない）。
剪断強度：鋼鉄が平面に沿って破損したり切断されたりするのを防ぐ能力。
せん断応力:側面、中央、または反対方向から来る力が金属の一部に作用し、金属を切断したり破壊したりする可能性があります。
圧縮強度： 圧迫、圧縮、またはサイズの縮小に対する鋼鉄の耐性 (鋼鉄ファスナーを評価する場合にはそれほど重要ではありません)。
圧縮応力:鋼鉄を押し合わせて短くし、横方向に広げる力。
これらの強度はすべて相互に影響を及ぼします。引張強度は降伏強度とせん断強度に影響し、圧縮強度は降伏強度に影響します。これらを単独で評価することは避けることが重要です。他のほとんどの指標は引張強度から得られるため、最終的にはそこから始めるのが有利です。
強度に影響を与えるその他の機械的特性
引張強度、降伏強度、せん断強度、圧縮強度を考慮すると、金属はそれほど硬くなくても強くなることができます。鋼の強度は、硬度と延性によって影響を受けます。
硬度
硬度と強度の関係は複雑です。特に、これらは似たようなものを測定しているからです。
強さ外部からの力やストレスに対する抵抗力を測定します。
硬度塑性変形に抵抗する能力を測定します。
同じ概念が、さまざまな硬度テストでテストされています。つまり、物体を材料に押し付けて永久的なへこみを残すには、どれだけの力が必要かということです。金属の外力に対する抵抗は硬度とともに増加し、強度を示すように見えます。実際には、硬度が高いほど、引張強度と降伏強度が高くなる傾向があります。
しかし、鋼鉄はひび割れなどの追加の力に耐えなければなりません。非常に硬い鋼鉄は脆くなりやすく、簡単に壊れてしまうことがあります。これは、強度がもはや有利ではなくなる限界を示します。実際、硬すぎると鋼鉄が弱くなる可能性があります。
延性
これも定量化するのが難しい関係なので、まずは定義から始めましょう。
延性:金属が破損することなく塑性変形する能力の尺度。
延性は次の 2 つのテストによって測定されます。
伸長：材料が破断するまでにどれだけ伸びるかを測定します。このテストでは、材料が伸びる前に 2 つの点に印を付けます。材料が破断点まで伸びると、その点が再度測定され、2 つの距離から伸びが計算されます。
面積の縮小:開始点から破断点までの面積の減少量を測定し、テストでは、材料が伸びる前と破断した後の直径を測定し、その差を計算します。
延性鋼の引張強度と降伏強度が低い理由の一つは、塑性変形に対する抵抗がいかに小さいかを見ることです。しかし、簡単に曲がるものは壊れにくいので、おそらくせん断強度も低いでしょう。しかし、一度歪んでしまえば、柔軟性があり、割れにくくなります。
機械加工性
機械加工性とは、材料を切削しても欠けや表面品質の劣化がほとんどまたはまったく生じない程度を指します。機械加工性の低い材料はより大きな力が必要となり、損傷につながる可能性が高くなりますが、機械加工性の高い材料は簡単に、ほとんど抵抗なく切削できます。
引張強度の低下は、通常、機械加工性に優れていることと関連しています。パテを焼いた粘土で切ることの難しさと比較してください。せん断強度との関係も同様です。機械加工できる場合、材料は平面に沿って簡単に壊れます。
強靭さ
引張強度と延性は、靭性を構成する 2 つの特性です。両方の特性を持つ材料は、つまり、大きな力がかかったときにのみ曲がるが、破損には耐えられる場合、靭性があると見なされます。金属が疲労または損傷している場合、延性によって小さな亀裂が破れる速度が遅くなるため、これは特に有益です。
引張強度は、間違いなく靭性に役割を果たします。引張強度と降伏強度は頻繁に連動するため、強靭な鋼は降伏強度も高いことがよくあります。せん断強度が高いことのもう 1 つの特徴は、力を受けても破断しない能力です。
鋼鉄の強度は、外力や応力に対する耐性を決定するさまざまな機械的特性を含む複雑な属性です。用途における潜在的なパフォーマンスを評価できるように、強度がどのように機能するかを理解することが重要です。Wenqiのエンジニアリングサポートチームさまざまな強度要因を考慮して、ニーズに合った適切な材料を選択できるようにします。
