クロムモリブデン鋼のヤング率

Question

水の掛かる設備なんですが、これまで主軸として使用していた
SUS420J2の代わりに、クロムモリブデン鋼を検討しています。

SCM435を想定して、機械的性質を比較したのですが、引張強度や
硬さについては問題なく、あとはたわみと腐食が気になるところです。

特に、たわみについては、SCMの縦弾性係数やポアソン比が明記された
資料が社内でもなかなか見当たらず、試しにインターネットで検索
してみると、これらの値がやはり出てきません。

S-C材のそれと近い値と推測するのですが、一般的な代表値等ご存知
でしたらご教示下さい。

Accepted Answer

１．縦弾性係数は、何故変化しないか
　マイスターさんの回答でも解るように、低合金鋼での、ヤング率の
変化は極、わずかなものです。
　その理由ですが、縦弾性係数は、鉄の結晶の原子間の結合の強さで、
決まるもので、微量に添加された合金元素には影響を受けません。
　これは、金属学の専門書では、明確に書いていないくらいない基本
的なことで、入門書や教科書などで、やっと記述があるようなことで
あります。
２．強度あるいは剛性は、微量な合金添加で変化する
　強度（耐力等）は、設計的には、塑性変形が始まる荷重あるいは応力
が問題になります。少々乱暴に言えば、結晶中の転位が動く荷重であり
これは、微量な合金添加により格子の動きに影響を及ぼし大きく変化し
ます。
　熱処理が行える合金鋼では、さらに大きく変化し耐力は倍以上に容易
に上がり構造設計的には、軽く強度のある部品あるいは構造体が作れま
す。
　しかし、この２つともヤング率が変化したのではなく、弾性領域が
伸びただけであり、見かけの曲げ剛性が増したにすぎません。
３、高合金ではどうか。
　ステンレスなどの高合金のほとんどは、ヤング率は下がる方向です。
　下がってもせいぜい４～５％どまり、SUS304でも2.0～1.98×10~4
　程度です。
　理由は、前述のように原子間の結合力がベースだからです。

但し、この数％の違いを問題にするような、高度な設計であればクロモリ
　のヤング率が必要なのかもしれませんが。

Answer

お使い下さい (材力の参考書より）
　
　材料　　E：Kg/ｍ?　　G：Kg/ｍ?　　　ν
　軟鋼　　2.1×10~4     8.1×10~3     0.28～0.33
　硬鋼　　2.1×10~4     8.1×10~3     0.28～0.33

バネ鋼　2.1～2.15×10~4             0.28～0.33
　焼入れ　             8.5～8.8×10~3

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