合金の疲労と耐摩耗性の関係について

質問

今現在独学で、主に歯科材料の物理的な性質について勉強しています。
気になっていることなのですが、歯科用合金は口腔内で長期間使用されることである程度疲労して脆くなってていくと思いますが、その際、その合金の硬度や耐摩耗性も比例的に落ちていくのでしょうか。稚拙な文章で申し訳ありません。

回答No.3

freulein · ベストアンサー

ANo2です。一部間違いがありました。訂正します。
<<100の繰返し荷重で壊れる材料<<　⇒　<<一度の荷重100で壊れる材料<<
としてください。

お礼

加工硬化という概念があるのですね。お時間を割いて回答していただき本当にありがとうございました。また何かありましたらよろしくお願いいたします。

回答No.2

freulein

ANo.1です。少し退いて考えましょう。材料は疲労の過程で毎回少しづつ塑性変形を受けています。塑性変形がなければ(完全に弾性的な変形ならば)疲労損傷はあり得ません。わずかの疲労変形が例えば表面起伏(いわゆるき裂)となって蓄積するのです。その間材料は加工硬化により強度上昇します。
一方100の繰返し荷重で壊れる材料に50の力を加えて疲労させるのです。破壊の直前まで、例えば寿命の90％の時点でも、材料は50の力に耐えているのです。この段階で引張試験をすれば、疲労した材料の破断強度は50以上は必ずあり、時には100以上あります。加工硬化によります。破断直前になってき裂の急速な進展があるわけです。
このようなわけで、繰返し負荷の過程で材料の強度が徐々に低下することはあり得ないことをご理解ください。

回答No.1

freulein

疲労破壊の進行について誤解があるようです。ある負荷で疲労寿命の5割の繰返しを受けた部材について、これを引張試験したとしましょう。その引張強度は母材の引張強度と「ほとんど一致あるいは向上」します。疲労寿命の8割を受けた部材でも同様です。疲労とは部材の機械的性質が変わらないままに、「局所で生じた変形(き裂)」が進行する現象です。
ですから硬さも耐摩耗性もほぼ全く変わらないままで保たれているはずです。

補足

回答ありがとうございます。
＞ある負荷で疲労寿命の5割の繰返しを受けた部材について、これを引張試験したとしましょう。その引張強度は母材の引張強度と「ほとんど一致あるいは向上」します。疲労寿命の8割を受けた部材でも同様です。という部分を読み、局所で亀裂が生じているのに強度が変わらないとはどういうことなのだろう、自分にはまだ理解しがたいレベルのことなのかな、と感じています。
　歯科の臨床では、噛むことで合金の一部分に繰り返し力がかかるので、その部分において疲労（亀裂が生じる等）が起こると思うのですが、その噛んで当たっている部位においては、感覚的に、硬度や耐摩耗性が元の状態に比べて落ちるような気がするのですが、そうではない、ということでしょうか