０．２％耐力の根拠について

Question

降伏点の無い鋼材について、０．２％の永久ひずみが発生する力を耐力としますが、あれはなぜ０．２％なのでしょうか？なにか工学的な根拠があるのでしょうか？

Accepted Answer

#2の者です。実は本件に関して10冊以上の図書を確認していますが、これだ！という記述は見つけられなかった次第です。ただ、金属諸性質の基本的な点は、金属便覧、鉄鋼便覧、ステンレス鋼便覧を参照する事が多いです。

金属便覧に面白い記述がありました。
「焼きなました多結晶体の降伏挙動は、均一変形による降伏と不均一変形による降伏に分けられる（均一変形とは降伏点を示さないもので、不均一変形とは降伏点を示すもの）。均一変形の場合でも微視的に見ると、まず滑りやすい結晶方位の結晶粒からすべりが発生し、応力上昇とともに次第にそれが試料全面に及ぶ事によって巨視的な変形に至る。したがって、降伏応力はそれほど明瞭に定義できない。そこで、実用的には塑性ひずみが0.2％の変形応力を0.2％耐力と呼び、降伏応力の代わりに用いることが多い。」

前回の回答では、ひずみが小さいと”計測が困難”となる事が一つの判断材料として記述しましたが、”一部が降伏しているのか全体が降伏しているのか判別しにくい”というのを背景に決められたと理解した次第です。

お役に立つでしょうか？

Answer

いい質問ですね。普段あたりまえの様に使っていながら、考えもしなかった点です。

さて、「金属材料学」（理工学社）に”降伏点は理論的には弾性限度と一致するはずであるが、実用上はひずみが0.002になる応力を降伏点とし、この様にして定めた降伏強さを耐力と呼ぶ”とあります。

ひずみが明瞭に確認される程度が、実用的には0.2%程度なんだと理解した次第です。小さすぎれば計測が難しくなり、大きすぎれば脆性材料に適用し難いと考えられます。ちなみに、脆性材料であるタングステンカーバイドは0.3%ひずみで破断するようです。

0.2%耐力以外にも0.5%耐力や1%耐力が用いられることあるそうです。

Answer

降伏点がないからといってしまうとそれまでですが、鋼の降伏点がおよそ0.2％の永久ひずみを持つことから、決められたようです。
　ただ、耐力付近で材料を使うとは考えられないので、あくまで目安として安全率をとる必要があります。

０．２％耐力の根拠について