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■鋼の伸びって 熱処理で変化するの？
2008-11-05 11:53
うる覚えで申し訳ありませんが、過去ログで、鋼の伸び(ひずみ)をよくしたという事で、熱処理(焼鈍）を加えようといった内容の投稿がありました。
その時の回答の中に、フックの法則から、ヤング率（鋼特有の性質）が変化しないので熱処理しても伸びは変化しませんとの内容のものがありました。
すこしひっかかる部分があったので、まず初歩的な質問ですが
?ヤング率は鋼を熱処理加工しても本当に変化しないものなのでしょうか？
?ヤング率は各温度で値の変化はないのでしょうか？
例 常温(20℃）、100℃、200℃の状態でのヤング率
すこし内容がそれますが、フックの法則が成り立つのは公称ひずみ-公称応力線図で、弾性変形の直線領域だけと解釈しております。
よって弾性限界を過ぎれば n乗硬化則(σ=Fε^n)に従っていくずなので、熱処理をすれば鋼は軟化して、変形抵抗(塑性係数）が小さくなって、破断までの伸び（ひずみ）は大きくなる方向にいくと思うのですが、いかがなものなのでしょうか？？？
または公称応力-公称ひずみ線図で、弾性限度からの硬化度合いが低下して、最高破断応力が小さくなるだけで、破断時のひずみ量は同じ
なのでしょうか？？？？
分かりにくい文面で申し訳ありませんが、知見のある方、是非アドバイスお願い致します。
■回答(4)
2008-11-10 17:39
＞引張試験後に
どれだけ伸び（ひずみ）たかΔＬ/Ｌについて,圧延上がり材 anealing
normalizing した状態で変化するのかといった事でした。
あれれっ そういう意味ですか。ヤング率が変化しないのとは違う質問だったようですね。
塑性域はヤング率は適用できません。
焼きなましすれば伸びも大きくなります。
熱処理用語は
焼き入れは無理やり硬くしている
焼きなましは無理やり軟らかくしている
焼きならしは鋼の本来の姿にしている
と覚えると分かり易いです。
●質問者からのお礼
アドバイスありがとうございます。
■回答(3)
2008-11-07 06:31
回答１さんの「。?熱処理加工しても組織形状が変わり，硬度も変化します
のでヤング率も変化します」
というのは明らかに間違いだと思います。
回答２さんが回答していますが、硬さと引張り強さは比例しますが
ヤング率は変化しませんよ。
合金鋼は非鉄の割合で変化しますがSUS304で197GPaです。
SS400が192GPaというのもかなり怪しい数値です。
また、塑性加工により加工硬化してもヤング率は変化しませんので。
ヤング率は構造鈍感な性格です。
どちらを信じるかは質問者ご自身で判断してくださいね。
どこかの大学の工学部に電話して尋ねたらすぐにわかります。
●質問者からのお礼
ご回答ありがとう御座います。
う〜む、アドバイスを参考に小生なりに調べてみます。
■回答(2)
2008-11-07 01:19
貴殿の質問記述内容と少しことなりますが、
＊ 炭素鋼を焼き入れ焼き戻しすると、硬度が上がります。
硬度があがる事は、引張強さ（降伏点・耐力）も比例して上がります。
硬度換算表を確認すると、引張強さの欄もあります。
◆ すると、ヤング率は、鋼特有の性質で変化しないので、
引張応力（σ）＝歪み（ε）×ヤング率（Ｅ）の式は、
引張応力が、熱処理（焼き入れ焼き戻し）で増加したら、
ヤング率（Ｅ）が一定なので、
歪み（ε）も比例して、増加します。<伸びも増加する>
事が、投稿や書籍記述にあったのでしょう。
以下の資料の確認下さい。
http://www.instron.jp/wa/resourcecenter/glossaryterm.aspx?ID=99
●質問者からのお礼
ご回答ありがとう御座います。
なるぼど焼入・焼戻しで降伏点が上がって
応力-ひずみ曲線のｘ軸（ひずみ）の弾性領域が広がるという理解でよろしい
でしょうか？
小生の言葉足らずの説明で意図が上手く伝わらない部分があり失礼しております。
小生の問いかけの「伸び」とは鋼材の破壊試験で行っている磨棒鋼なる直棒
を引張試験機にかけて、基準となる標点間距離（直径×8）が引張試験後に
どれだけ伸び（ひずみ）たかΔＬ/Ｌについて,圧延上がり材 anealing
normalizing した状態で変化するのかといった事でした。
混乱させてしまい申し訳ありません。
■回答(1)
2008-11-05 17:51
ヤング率は機械構造用炭素鋼材S45Cで205.8GPa，SS400で192.08GPaと同じ
鋼材でも材料組織が異なれば当然異なります。組織形態により〜8％程度の
変化が現れます。?熱処理加工しても組織形状が変わり，硬度も変化します
のでヤング率も変化します。?鋼の磁気変体点（キューリー点）が210℃
です。この温度以下ではあまり結晶組織の拡散はあまり活発ではないので，
ヤング率に大きな変化はないと考えられます。鋼材は100℃の温度変化で
1/1000位熱膨張しますが，一定温度であればこの影響はありません。
なお塑性加工した場合はバウシンガー効果によりその強度や硬度に変化が
現れるので，やはり当然ヤング率に変化が現れます。しかし実際の材料強度
やひずみの検討においては材料固有のばらつきが10％位あるので，このレベルから考えればヤング率変化は小さいと言えます。機械設計での計算検討に
おいては安全率を考慮しているので，この程度の誤差は神経質になる必要がないのかも知れません。
●質問者からのお礼
早速のご回答ありがとうございます。
やはり同じ鋼でも炭素量が変化するとヤング率も変化するのですね。
また組織形態も変化（熱処理有無）でも〜8％するとは参考になります。鋼は
S45CもSS400も合金鋼も同じヤング率と勘違いしていました。