金属材料の基本的な機械的性質

金属材料の特性は、一般に「加工性能」と「使用性能」の2つに分けられます。いわゆるプロセス性能とは、機械部品の製造工程において、指定された冷間および熱間加工条件下での金属材料の性能を指します。金属材料の加工性能の良否は、製造工程における加工や成形への適応性を左右します。加工条件の違いにより、鋳造性、溶接性、鍛造性、熱処理性、切削加工性など、求められる加工特性も異なります。いわゆる性能とは、金属材料の使用条件下での性能を指します。機械的性質、物理的性質、化学的性質などを含む機械部品。金属材料の性能は、その使用範囲と耐用年数を決定します。

機械製造業では、一般的な機械部品は常温、常圧、非腐食性の媒体中で使用され、使用中に各機械部品には異なる負荷がかかります。金属材料が荷重を受けても損傷しにくい性質を機械的性質（または機械的性質）といいます。金属材料の機械的特性は、部品の設計と材料選択の主な基礎となります。加えられる荷重の性質（引張、圧縮、ねじり、衝撃、繰返し荷重など）に応じて、金属材料に求められる機械的特性も異なります。一般的に使用される機械的特性には、強度、可塑性、硬度、靱性、多重衝撃耐性、および疲労限界が含まれます。各機械的特性については、以下で個別に説明します。

1. 強さ

強度とは、静荷重下での損傷（過度の塑性変形または破壊）に耐える金属材料の能力を指します。荷重は引張、圧縮、曲げ、せん断などの形で作用するため、強度も引張強度、圧縮強度、曲げ強度、せん断強度などに分けられます。各強度の間には一定の関係があることがよくあります。使用にあたっては、最も基本的な強度指標として引張強さが一般的に使用されます。

2. 可塑性

可塑性とは、金属材料が荷重を受けても破壊することなく塑性変形 (永久変形) を起こす能力を指します。

3.硬度

硬度は、金属材料の硬さ、または柔らかさの尺度です。現在、製造現場で硬さを測定する方法として最も一般的に使われているのは、一定の幾何学的形状をした圧子を用いて、試験対象の金属材料の表面に一定の荷重で押し込み、硬さの値を測定する押込み硬さ法です。インデントの程度に基づいて。
一般的に使用される方法には、ブリネル硬度 (HB)、ロックウェル硬度 (HRA、HRB、HRC)、およびビッカース硬度 (HV) があります。

4. 疲労

前述の強度、可塑性、硬度はすべて、静荷重下での金属の機械的性能の指標です。実際、多くの機械部品は周期的な負荷の下で動作しており、そのような条件下では部品に疲労が発生します。

5. 衝撃靱性

非常に高速で機械部品に作用する荷重を衝撃荷重といい、衝撃荷重下での金属の損傷に耐える能力を衝撃靱性といいます。