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焼入れで梁のたわみは変わる？
- 焼入れしていない材料と焼入れしている材料では、梁のたわみが異なる可能性があります。ヤング率は変わらないと思われますが、焼入れによって材料の性質が変化し、たわみに影響が出る可能性があります。
- また、SS400とSKDでもヤング率はほとんど変わらないと思われますが、たわみが異なる可能性があります。これは材料の硬さや強度などによる差が影響している可能性があります。
- 梁のたわみ量は、荷重や梁の長さ、支持方法などの条件によって決まると考えられます。ヤング率と断面係数が影響するため、焼入れや材料の違いはたわみに影響を与える可能性があります。
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熱処理によってヤング率はほとんど変わりません。ヤング率は硬さや引張強さ、降伏点と違い構造鈍感な性質なので熱処理で変化しないと考え設計します。変わったとしても誤差範囲程度です。 ご存知かとは思いますが、はりのたわみで、ヤング率が適用できるのは比例限度内です。比例限度は降伏点や0.2％耐力より低い値です。一方で、熱処理によって降伏点は変わるので、もしたわみが塑性変形域であれば当然熱処理によって塑性変形によるたわみ（すなわち永久変形）が変わると言えます。 ちなみに硬さと引張強さの間には正の相関関係があり、近似式もあります。
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熱を加えるとヤング率は変わりますが、熱処理によってヤング率を高める ことはできないと思ってます。 もしアルミがスチールと同じヤング率にできる等、ヤング率を向上させる 方法が開発されれば、大変な利用価値になるし工業製品に与える影響は はかり知れないと思います。 一応、ヤング率一覧表を添付いたします。
お礼
ＡＳさんへ 度々のご回答ありがとうございます。 ＞熱を加えるとヤング率は変わりますが、熱処理によってヤング率を高める ＞ことはできないと思ってます。 私も、その後他の人から聞き、鋼で焼入れをしてもヤング率は高くならず、 逆にほんの少しだが下がるという事を聞きました。 しかしながら、皆さんのご意見を聞いていると本当の所、どうなんだろう？・・・と思っている所です。
設計の立場からいえばタワミ計算、応力計算に熱処理の要素は計算には 一般的な材料ではばね鋼をのぞいては含めません。
お礼
ご回答ありがとうございます。 ＞設計の立場からいえばタワミ計算、応力計算に熱処理の要素は計算には ＞一般的な材料ではばね鋼をのぞいては含めません。 バネ鋼の場合は、へたり(降伏？）が含まれるからでしょうか？
(2)です。 数値を求む。とありましたので、少しらべてみましたが、ヤング率比較の一覧表というのはなかなか見当たりませんね。 ウチでは金型の設計製作をしていますが、設計するとき一応「引張強さ」は考慮にいれて設計します。 そのときの目安にＳ50Ｃをあげます。 Ｓ50Ｃ（焼きならし） 610Ｎ/ｍｍ＾2以上 Ｓ50Ｃ（焼きいれ） 740Ｎ/ｍｍ＾2以上 こんな感じでしょうか。 「焼入れしてヤング率を大きくできるのであれば、世の中の機械構造は今とは違う形状に発展してるのではないでしょうか？」 違う構造になっていませんか？金型は全然変わったように思いますけれど。 工作機械の場合、昔に比べて形状を変え、小さくそして軽くなっていると思いますが・・。（私の認識不足でしょうか。） ASさんの考えではヤング率は鋼材に熱を加えても変わらないという見解なのでしょうか。 私は学校でそう勉強したようにおもいますが。 間違っていたらごめんなさい。 「形状を変え、小さく軽くと言う事は、断面係数を高めたわみをかえているのでは・・・、と思ったのですが、いかがでしょう？」 それも一つの理由でしょうし、材料の精製能力もあると思います。 といっても機械の本体は鋳物や鉄でしょうし、焼きいれ部分に関しては材料自信の精製の発展や開発によって、よりコンパクト化はしているとは思いますが・・。
お礼
度々のご回答ありがとうございます。 ＞工作機械の場合、昔に比べて形状を変え、小さくそして軽くなっていると思 ＞いますが・・。 形状を変え、小さく軽くと言う事は、断面係数を高めたわみをかえているのでは・・・、と思ったのですが、いかがでしょう？
焼入れしてヤング率を大きくできるのであれば、世の中の機械構造は今とは 違う形状に発展してるのではないでしょうか？ 大きくなるとは0.1％でも大きいと言えますが、人の感覚でたわみ量の違いが 分かる程のヤング率の向上があるということでしょうか？ 大きくなるとは、焼入れ前に対してどれくらい大きくなるのか示さないと、意味が無いと思います。 回答（1）（2）さん、数値求む。
お礼
ご回答ありがとうございました。 ＞焼入れしてヤング率を大きくできるのであれば、世の中の機械構造は今とは ＞違う形状に発展してるのではないでしょうか？ 私もその様に感じます。 ほんとうのところはどうなんでしょうか？
確か、E(ヤング率）＝Ｆ（ひずませる時の力）/Ｘ（ひずみ、変位量） ですよね。 鋼材の焼きいれをすると当然硬くなり、ヤング率は大きくなります。 当然、たわみも変わります。 ちなみにヤング率（硬度）が大きいほどたたけば高い音が出ますし、小さいほど低い音が出ると思います。 参考になれば幸いです。 この件に関しては、私が新な質問で先生方に再度お聞きします。 母材が鋼材なのでたわみ等は、目で見て分かるほどではないでしょうけれど・・。
お礼
ご回答ありがとうございました。 お礼が遅くなり、すみません ＞E(ヤング率）＝Ｆ（ひずませる時の力）/Ｘ（ひずみ、変位量） この式は確かに分かるのですが、 ＞鋼材の焼きいれをすると当然硬くなり、ヤング率は大きくなります。 何か硬くなるという事と、ヤング率が大きくなると言う事が違うような気がして・・・。
焼入れ後のヤング率が変化して、大きくなっているのです。 ヤング率は負荷応力を変形率[試料単位長さ当たりの変位量の比]で除した値ですね。焼入れ後は著しく硬度が増しているので、当然変形率が小さくなると思われませんか？だから異種材料間で比較すると、一般に硬度が低い材料ほどヤング率が小さいではないですか。
お礼
御礼が遅くなりすみませんでした。 ＞焼入れ後は著しく硬度が増しているので、当然変形率が小さくなると思われ ＞ませんか？ 私もそのように思っていたのですが、何か引っかかり投稿した次第です。 ありがとうございました。
お礼
ご回答ありがとうございます。 ＞ご存知かとは思いますが、はりのたわみで、ヤング率が適用できるのは比例 ＞限度内です。比例限度は降伏点や0.2％耐力より低い値です。一方で、熱処理 ＞によって降伏点は変わるので、もしたわみが塑性変形域であれば当然熱処理に ＞よって塑性変形によるたわみ（すなわち永久変形）が変わると言えます 塑性変形域では、熱処理は有効と言う事ですよね。 でも、元に戻る弾性変形域ではやはり熱処理は関係ないと考えてよろしいのでしょうか？