金属のヤング率の一覧|金属材料の剛性の比較する一覧表
ヤング率は縦弾性係数(たてだんすうけいすう)ともいい、剛性を見る為のパラメータで、数字が大きいほど変形のしにくい材料ということになります。変形がしにくいとは、例えば、薄い板を曲げる力を加えた時、その板の「たわみ」の大きさが小さいというということと同じ意味です。つまり、ヤング率の大きい材料というのは、剛性が高い材料(変形しにくい、変形量が小さい)ということになります。
但し変形がしにくいことと、材料の持つ「強度」は別の問題になりますので混同しないよう注意が必要です。強度とは、変形のしにくさではなく、どれくらいの力が加わっても元に戻るか(降伏点)、破壊されないか(引張強さ)という観点から見られることになります。「強度」が耐えられる力の大きさを見るのに対し、「剛性」は変形量を見る為のパラメータです。
ヤング率(縦弾性係数)は、材料にある力が加わったときに、どれくらい変形するか、その「変形量」を計算する際にも使います。
何らかの負荷がかかったときの変形量を考慮する機会は多いと思います。精密加工、研削、研磨、切削などでは、工作機械側、工具側の双方にこの変形のしにくさである「剛性」が大きくないと精度のよい加工ができません。加工対象を保持する機械や、工具の方が変形してしまえば、加工対象を精度よく加工し続けることができなくなります。このため、大きな負荷がかかるものの、なかなか変形しない「剛性」がこうした機械・設備では重要視されます。ただし、剛性が高いということは、大きな力がかかったときに、物体が変形することによる力の吸収がなく、いわばバッファーともなる緩衝地帯がないこととも同義であるため、力の加わる双方での強度も求められることになります。
なお、変形のしにくい材料、つまり剛性の大きい材料としては、例えばダイヤモンドがその筆頭としてあげられます。鉄鋼材料については、強度の違いは鋼の種類や熱処理で大きく変わりますが、剛性についてはほとんどかわりません(だいたい同じ剛性)。鉄鋼はとくに「成分」と「熱処理」でその機械的強度が大きく変わることで知られますが、剛性については大きくは変わらない材料です。つまり、高価な合金鋼でも、安価な軟鋼でも剛性は似た値となります(一方で、「強度」は成分や熱処理で大きく変わってきます)。ただし、一般に、剛性は材料の種類が変われば大きく変わってきます。例えば、金属でも鉄鋼とアルミ、銅ではかなり異なってきます。
金属の種類 | 材料記号・熱処理 | 主な組成 | ヤング率(E/GPa) | ずれ弾性率(G/GPa) |
---|---|---|---|---|
純鉄(99.96%)焼鈍し | - | 99.96 Fe | 205 | 81 |
一般構造用圧延鋼材 | SS400(焼鈍し) | Fe -0.1C | 206 | 79 |
機械構造用炭素鋼 | S45C(焼入れ焼き戻し) | Fe-0.45C-0.25 Si-0.8 Mn | 205 | 82 |
高張力鋼 | HT80(焼入れ焼き戻し) | Fe-0.12C-0.8Mn-1.0Ni-0.5Cr-0.4Mo | 203 | 73 |
クロムモリブデン鋼 | SCM440(焼入れ焼き戻し) | Fe-0.4C-0.7Mn-1.0Cr-0.25Mo | NA | NA |
ニッケルクロムモリブデン鋼 | SNCM439(焼入れ焼き戻し) | Fe-0.40C-0.30Si-0.70Mn-1.85Ni-0.80Cr-0.25Mo | 204 | NA |
合金工具鋼 | SKD6(焼入れ焼き戻し) | Fe-0.37C-1.0Si-5.0Cr-1.25Mo-0.4V | 206 | 82 |
ばね鋼 | SUP7(焼入れ焼き戻し) | Fe-0.6C-2.0Si-0.85Mn | NA | NA |
低温圧力容器用ニッケル鋼鋼板 | SL9N590(焼入れ焼き戻し) | Fe-0.05C-0.3Si-0.9Mn-9.0Ni | 193 | 74 |
マルエージング鋼 | 350級(焼鈍し、時効処理) | Fe-17.5Ni-12.5Co-3.75Mo-1.8Ti-0.15Al | 186 | 71 |
析出硬化系ステンレス鋼 | SUS631(焼き戻し、時効処理) | Fe-0.06C-0.4Si-0.6Mn-7.0Ni-17.0Cr-1.2Al | 204 | NA |
マルテンサイト系ステンレス鋼 | SUS410(焼入れ焼き戻し) | Fe-0.15>C-1.0>Si-1.0>Mn-12.5Cr | 200 | NA |
フェライト系ステンレス鋼 | SUS430(焼き鈍し)) | Fe-0.12>C-0.75>Si-1.0>Mn-17Cr | 200 | NA |
オーステナイト系ステンレス鋼 | SUS304(固溶化処理) | Fe-0.08>C-1.0>Si-2.0>Mn-9 Ni-19 Cr | 197 | 74 |
インコロイ800 | NCF800(焼き鈍し) | Fe-32.5 Ni-21 Cr-0.4 Al-0.4 Ti | 196 | 73 |
ねずみ鋳鉄 | FC材(鋳造したまま) | Fe-3.3 C-2 Si-0.5 Mn | 100 | 40 |
球状黒鉛鋳鉄 | FCD370(鋳造したまま) | Fe-2.5 C- 2 Si | 176 | 69 |
オーステンパ球状黒鉛鋳鉄 | FCD900A(オーステンパ処理) | Fe-3.5 C-3 Si-0.2 Mn | NA | NA |
黒心可鍛鋳鉄 | FCMB360(焼きならし) | Fe-2.5 C-1 Si-0.4 Mn | 172 | 68 |
ニッケル | Ni(焼き鈍し) | Ni 99.99 | 204 | 81 |
インコネル600 | NCF600(焼き鈍し) | 72 Ni-15.5 Cr-8 Fe | 214 | 76 |
ハステロイX | (焼き鈍し) | Ni-22 Cr-9 Mo-0.6 W- 18.5 Fe-1.5 Co-0.6 W | 197 | 75 |
モネルメタル | (焼き鈍し) | Ni-30 Cu-4 Si-2 Fe-1.0 Mn | 179 | 66 |
ニクロム | GNC108(製造したまま) | 80 Ni - 20 Cr | 214 | - |
無酸素銅 | C1020(完全焼き鈍し) | Cu > 99.96 | 117 | - |
7-3黄銅 | C2600(完全焼き鈍し) | 70 Cu-30 Zn | 110 | 41 |
6-4黄銅 | C2801(完全焼き鈍し) | 60 Cu-40 Zn | 103 | 38 |
ネーバル黄銅 | C4640 P(製造したまま) | Cu-40 Zn-0.8 Sn | 103 | - |
りん青銅 | C5212 P(完全硬化) | Cu-8 Sn-0.2 P | 110 | 43 |
洋白 | C7521 P(完全硬化) | 65 Cu-18 Ni-Zn | 120 | 47 |
ベリリウム銅 | C1720(完全硬化) | Cu-1.9 Be-0.2 Ni | 130 | - |
黄銅鋳物 | YBsC2 | 68 Cu-2 Pb- Zn(残り) | 78 | NA |
青銅鋳物 | BC2C | Cu-8 Sn-4 Zn | 96 | NA |
りん青銅鋳物 | PBC2C | Cu-11 Sn-0.3 P | NA | NA |
マンガニン | CMW | 84 Cu-12 Mn-4 Ni | 123 | 46 |
純アルミニウム | A1085 P(焼鈍し) | Al>99.85 | 69 | 27 |
アルミニウム合金(耐食アルミ) | A5083 P(焼鈍し) | Al-4.5 Mg-0.5 Mn | 72 | NA |
ジュラルミン(アルミ合金) | A2017 P(T4, 常温時効) | Al-4 Cu-0.6 Mg-0.5 Si-0.6 Mn | 69 | NA |
超ジュラルミン(アルミ合金) | A2024 P(T4, 常温時効) | Al-4.5 Cu-1.5 Mg-0.6 Mn | 74 | 29 |
超々ジュラルミン(アルミ合金) | A7075 P(T6, 焼入れ焼き戻し) | Al-5.6 Zn-2.5 Mg-1.6 Cu | 72 | 28 |
シルミン | AC3A(鋳造したまま) | Al-12 SI | 71 | NA |
マグネシウム合金 | MP5(製造したまま、板材) | Mg-3.5 Zn-0.6 Zr | 40 | 17 |
マグネシウム合金 | MB1(製造したまま、棒材) | Mg-3 Al-1 Zn | 40 | 17 |
マグネシウム合金鋳物 | MC1(T4, 常温時効) | Mg-6 Al-3 Zn-0.3 Mn | 45 | 16 |
純チタン | C.P.Ti(焼鈍し) | H<0.013-O<0.20-N<0.05-Fe<0.20 | 106 | 45 |
チタン合金 | 60種、6Al-4V | Ti-6 Al-4 V(焼鈍し) | 106 | 41 |
亜鉛ダイカスト合金 | ZDC1 | Zn-4.0 Al-1.0 Cu-0.04 Mg | 89 | - |
材料の種類 | ヤング率(E/GPa) | ずれ弾性率(G/GPa) |
---|---|---|
ダイヤモンド | 1000 | NA |
インバール | 144 | 57.2 |
カドミウム | 49.9 | 19.2 |
クラウンガラス | 71.3 | 29.2 |
フリントガラス | 80.1 | 31.5 |
金 | 78 | 27 |
銀 | 82.7 | 30.3 |
弾性ゴム | (1.5-5.0)x10^-3 | (5-15)x10^-4 |
コンスタンタン | 162.4 | 61.2 |
石英(溶融石英) | 73.1 | 31.2 |
超硬(WC、炭化タングステン)、タングステンカーバイド | 534.4 | 219 |
チタン | 115.7 | 43.8 |
ナイロン(PA66) | 1.2から2.9 | NA |
鉛 | 16.1 | 5.59 |
白金(プラチナ) | 168 | 61 |
パラジウム(鋳物) | 113 | 51.1 |
ビスマス | 31.9 | 12 |
ポリエチレン | 0.4から1.3 | 0.26 |
ポリスチレン | 2.7から4.2 | 1.4 |
木材(チーク材) | 13 | NA |
スポンサーリンク
>このページ「金属のヤング率の一覧|金属材料の剛性の比較する一覧表」の先頭へ