材料の耐熱温度と軟化温度

質問

様々な材料の加工を行なっております．
その際に，材質の物性値をまとめようと思うのですが，
なかなか耐熱温度に関しては，記載されてません．（検索の仕方が悪いのかも．．．）

そこで，一般的に，この材質の耐熱温度はこれだというもので結構ですので，下記の材料の耐熱温度と軟化点を教えてください．

●単結晶ダイヤモンド
●多結晶ダイヤモンド
●セラミックス アルミナ
●超硬合金(WC-Co)
●ステンレスSUS420 J2
●S45C

よろしくお願い申し上げます．

回答No.1

noname#230359

材料の「耐熱温度」って何をさしておられるのでしょうか？

金属材料は一般的には高温になるにしたがって強度が低下したり酸化が激しくなったりして，実用上は使えなくなってきますが，「どの程度の強度まで使用可能か」についてはその部品の使用環境によって異なりますので，材料毎の耐熱温度などというものは存在しません．

「軟化点」についても同様であり，材料物性値として定義されたものはありませんがあえていうならば融点とか変態点とかになるかもしれません．

探しておられる材料の種類をみると，おそらくは刃具種類によって刃先温度何度まで使用可能か？というところを整理されようとしていると思いますが，刃具の耐久性は，高温強度/加工負荷/冷却方法などによって変化しますし，材料によってもそのうちどれが最も影響大なのかが違いますので，単純に「耐熱温度」という観点で整理するのは難しいと思います．

質問者の方は機械加工を本業とされておられる方のようですので，その他の加工条件を含め，種々のパラメーターを含めたTRY＆ERRRORにてノウハウを築き上げていかれた方が，後に使えるデータとなるような気がします．

＞ただ単に，「各材質がここまでの温度に耐えることができるから，この成形用の金型材質に選んだ」という一般的な耐熱温度というのはないでしょうか？

”耐えられる”の意味が重要だとおもいます．
なにに使う金型か分かりませんが，”耐えられない”というのはおそらく，温度が高すぎて金型が「割れる」とか「磨耗する」とかを意味するのだと思います．
そうであれば，”耐えられる”かどうかを決めるのは「耐熱温度」という曖昧な物ではなく，「使用される成型温度での材料強度」です．

最終事象が金型の割れなのであれば，「成型温度での疲労強度」を比較する必要がありますし，磨耗するのであれば「成型温度での静強度（引張強度とか）」を調べる必要があります．

どの程度の疲労強度/静強度が必要になるのかは計算（有限要素法解析になると思いますが，簡易的であれば紙でも可）すればだいたいのオーダー位は分かるはずです．
その値に対して，どの材料が適切かはそれぞれの材料の高温強度がわかっていれば選択できます．

実際の高温強度データを提示できなくて申し訳ございませんが，しかるべき材料メーカーに問い合わせるなり，便覧をみるなりすればそこそこのデータは入手できると思います．

お礼

ありがとうございます．

私の勉強不足と説明不足でした．

各材料は金型の材料と考えております．
何を成形する金型かは，それこそ様々なパラメータで方向が変わってくると思います．

ただ単に，「各材質がここまでの温度に耐えることができるから，この成形用の金型材質に選んだ」という一般的な耐熱温度というのはないでしょうか？

例えば，ガラスモールドには600℃まで耐えられる超硬合金やセラミックスの型材料を選択できる．しかし，石英ガラスに関しては，石英ガラスの成形温度が1200℃以上のため，他の型材料が必要である．

考え方の順番は，

各材料がある→耐熱温度はどれくらいだろう？→これくらいの成形温度まで耐えられるなぁ→では，これをこの型材料で成形してみよう

といった感じです．

質問への回答と考え方のバッシングをよろしくお願い申し上げます．