加工硬化指数の一覧|ステンレス、SS400、S45C等のn値で張り出し成形のしやすさを見る

2016年2月22日更新

加工硬化指数(Work hardening coefficient)は金属材料の持つ「加工硬化」の大きさを見る指標のひとつです。この値で加工硬化の度合いを見ることができます。別名n値ともいい、nの値は1から0の間となります。1に近いほうが力を加えたときの加工硬化の程度が大きいことを意味します。

加工硬化を見るための指標

加工硬化とは、ステンレスに顕著に見られることで有名ですが、他の金属でも起きます。端的にいえば、材料に力を加えていくと硬くなっていき、同じ加工を続けても、同じ力では変形させることが徐々に困難になっていく現象のことです。切削や研削、研磨の世界では、力を加えるほどに硬化する材料は加工のしにくい素材ということになりますが、プレス加工の世界では逆に張り出し成形のしやすさを見ることにも使われます。

張り出し成形には加工硬化するほうがよい

プレス加工には大きく分けて、「深絞り成形」と「張り出し成形」があります。深絞り成形は、平たい縁をもっているコップを一枚の板からプレスで作ることを想像するとわかりやすいかもしれません。縁の周囲は収縮する力が働く一方、コップの部分は伸縮する力がかかっている加工です。この加工では板自体は薄くならずに、コップの形状へ変形していくこととなります。一方、張り出し成形は板に凹みを作る場合に、全方向が伸びるような加工のことです。この場合、板は凹みの部分を中心に伸びつつもどんどん薄くなっていき、形状を変えていきます。

成長限界を伸ばす加工硬化

n値が大きい、つまり加工硬化の度合いの大きい素材で張り出し成形を行うと、材料が薄くなって伸びていく際にも、板厚があまり薄くならずに材料自体が硬くなって伸びていきます。また変形も硬さゆえに均一に伸びていく傾向があり、ある部分だけが局所的に伸びて破断してしまう現象が起き難いとも言えます。このため、深絞り性を重視したい場合、あるいは張り出し加工性を重視したい場合などの主要指標として使われます。

張り出し成形を行う材料を選ぶときにn値に着目されるのはこうした理由からですが、他の加工を行う場合にも、その材料の加工硬化の程度を見ることができます。

アルミ、銅の調質記号の一覧

調質(熱処理)の内容によって同じ金属材料でも加工硬化指数は異なりますが、銅やアルミなどは意図的に加工硬化処理を行うグレードもあります。

加工硬化指数の一覧

主要金属のn値をみていくと、銅の焼きなまし材とSUS301の加工硬化指数が大きいことがわかります。これらは張り出し成形に向いた材料ということができるでしょう。興味深いのは同じステンレスでもSUS430とSUS304、SUS301とでは加工硬化指数が異なるということです。

張り出し成形の有利さを示すn値|加工硬化指数の一覧
材料名 n値
軟鋼 0.21
銅(0材) 0.50
銅(1/2材) 0.05
アルミニウム合金(A1100-0) 0.26
アルミニウム合金(A1100-H24) 0.09
チタン 0.14
SUS304 0.42
SUS430 0.23
SUS301 0.56
黄銅2種0材(C2700) 0.55
黄銅2種1/2材(C2700) 0.11

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