材料の強度について

質問

たとえば金属と溶解して鋳込んでインゴットをつくり板をつくるために圧延すると加工組織(圧延組織)ができます。この状態(加工組織)?とこの板材を再結晶させた状態?ではどちらの状態が機械的強度(クリープや引っ張り)が強いのでしょうか？理由も教えてください。また再結晶をさせたあとに例えば5%程度のひずみ(また少し圧延する)を残した状態?の場合、先の?、?と比べるとどう違うのでしょうか？
また再結晶せずに加工組織が残っている状態?と再結晶後のひずみを加えた状態?は同じ加工組織になっていても何か違いがあるのでしょうか？
質問ばかりで申し訳ありませんが知見のあるかたよろしくお願いいたします。

回答No.1

noname#230359

過去より現在に至るまで、たくさんの研究者が研究しており、まだまだ解明できていませんので、すっきりした回答はできないと思います。

?組織の種類により強度や特性が異なります。加工を加える温度や加工量により組織自体も結晶粒の大きさも異なります。加工熱処理という手法はこれを用いたものです。

?結晶粒の大きさと強度については、ホールペッチの式が一般的に成り立つといわれています。強度は結晶粒の逆数の1/2乗に比例します。

?ひずみを多く与えると転移しなくなり、すべりが留まって強度がＵＰします。

このレベルまでのところは、材料強度学の教科書の始めに載っていますから勉強してください。

ご質問そのものに対してストレートに回答していなかったので、
ご理解いただけなかったかも知れません。
再結晶温度より高い温度で熱処理した後、同じ温度履歴で同じ加工量を施せばほぼ同じ強度が得られます。
しかし、ご質問の場合、通常は加工されるそれぞれの素材の熱履歴が異なり結晶粒径や組織が異なっていますので加工歪を与えても異なる結果が得られます。
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例えば、強度と靭性および延性は一般的に相反する特性で、高強度になるほど靭性が低下するといわれます。
加工歪の付与により、強度は高くなりますが、靭性や延性は低下します。
これに対して、結晶粒は、小さくすればするほど、強度が上がりかつ靭性や延性）も良好であると一般的に言われています。

また、さらに、微細酸化物の固溶の影響等も加工歪と同じ効果で効いたりしますが、これも加工条件（温度、加工圧力）で酸化物の分布形態が異なり複雑な挙動を示します。

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このように金属材料は、マクロ的な見方（例えば、加工歪量とか結晶粒とかのレベル）では非線形な挙動を示して見えますから、単純にその数量だけでどちらの影響が大きくなるかは、一概に判断できないと思います。

お礼

参考になります。どうもありがとうございました。
?でちょっときになったのですが?の状態でもひずみがおおく残っていると思います。?は一度再結晶させてひずみがとれた状態？にちょっと加工を加えていると言う感じなきがするのですがどうなのでしょうか？一度再結晶させてからひずみを与えるほうがすべりがとまって強度がUPするのでしょうか？よろしくお願いします。材料強度学の方も勉強してみます。