加工硬化指数

Question

加工硬化指数について質問なのですが、
加工硬化指数はある一定の金属における固有の値と認識しています。

材料が加工などを受けてもこのσ=Kε^nに従い硬化していくため、加工を加えてもnは変化しないと私は考えています。ただ、この考えだと、同じ材料をスタートとする焼鈍材と焼鈍材に加工を加えた加工材においてもどちらも同じn値を取るはずとなってしまい、結果どちらの材料も同じ均一伸びを得る事になってしまうとの考えに至ってしまっています。
これは明らかに現実とは異なっているので何が違うのかよく分からなくなってしまい、設計プログラムが作れなくなっています。

どなたかどこが間違っているか分かる方いらっしゃいませんでしょうか？

Accepted Answer

再出です。

それは、針金をＵ曲げと∩曲げを繰り返すと、

◆ 貴殿の理論では、永遠に繰り返すことができる

◇ 実際は、加工硬化にて伸び（塑性変形量）が減少して、亀裂が増加し破断する

となります。

…、再度引張試験をしても基本的には同じ曲線を途中から辿ると教科書には記載があります

＝ 加工硬化係数nが一定　　とはなりません。

何故なら、加工硬化係数nも、一種の係数です。

σ＝Kε　となるための係数が^n 。

ですから、εが小さく変化すると、係数も反比例で^n変化するです。

そして、

加工硬化係数（n値）が大きいほど、局部収縮発生までの伸びが大きいため絞り性が良くなる。
 一般にn値は、0.15～0.45程度であるが、下記の代表例もある。

・アルミニウム（軟）0.27
・黄銅2種65/35（軟）0.55
・18-8ステンレス 0.50

の記載が紛らわしい。

本来、材料毎の延性（絞り性）確認用に使用している。

同じように、同じ材料で、延性（絞り性）が悪化した場合には、加工硬化係数（n値）が下がる。

と、いった具合に観ます。

尚、（n値）と（~n値）を混乱しないように。

もう一つ、紛らわしい内容がある。

それは、同じ材料で、加工硬化により、表面硬度が上がります。

表面硬度が上がる事は、鋼類では引張強さ（σ）も上がる事を意味します。

（鋼類は、ある範囲間、硬度と引張強さは比例関係にある。硬度換算表の引張強さ欄要参照）

ですが、引張強さ（σ）変化は、延性（絞り性）と反比例の関係ではないので、

やはり、加工硬化係数（n値）は一定ではないとなります。

以上からも、
> 例えば真応力真ひずみ曲線の加工硬化領域で途中で除荷して、再度引張試験をしても
> 基本的には同じ曲線を途中から辿ると教科書には記載があります。
は、基本的には同じ曲線 ⇒ 同じような　の意味合いであり、
係数化で用いる等号（＝）程厳密な物ではない、傾向と考えるべきだと思いますよ。

貴殿の如く、　σ=Kε^n　の等号式で係数を活用する使用方法なら、

> 同じ材料をスタートとする焼鈍材と焼鈍材に加工を加えた加工材においても
> どちらも同じn値を取る

は、否であり、誤りである。

延性（絞り性）の良し悪しを確認する値なら、同じn値を取るでよくなる。

http://www.monozukuri.org/mono/db-dmrc/press/text/text11.htm

に記載されている、“ｎ値を加工硬化係数あるいは歪み硬化指数とも呼ばれている”

の使用法で活用するもの。（σ=Kε^n　の等号式で係数を活用する使用法は、否である）

Answer

「同じ材料の焼鈍材と加工材のどちらも同じn値を取る」
正しい。

「結果どちらの材料も同じ均一伸びを得る事になってしまう」
正しくない。均一伸びには限界値があるのだから、得られる均一伸び量は、当然焼鈍材で大きく、冷間加工材では小さい。

n値は加工硬化挙動を表しているが、全伸びあるいは均一伸びの値(延性)とは直接の関係はない。

Answer

n値は材料固有として
加工硬化の開始点＝降伏点は、焼鈍材がもっとも低い。
ある程度加工硬化をさせた材料は降伏点が上昇し、かつ（その時点からの）伸びは低下。

http://fracmech.me.es.osaka-u.ac.jp/days/staff/kizaiB4.pdf
　　図9.3　冷間加工と応力―ひすみ線図との関係

冷間加工度の増加　⇒　降伏点が高くなる。塑性ひすみが小さくなる。

冷間圧延％なので、真ひずみと伸びは本来と少し異なるかもしれません。

Answer

> この考えだと、同じ材料をスタートとする焼鈍材と焼鈍材に加工を加えた加工材においても
> どちらも同じn値を取るはずとなってしまい、……
は、否では？

URLを要確認。

加工硬化指数とは？