延性脆性遷移温度
延性脆性遷移の説明
延性脆性遷移温度は、材料が延性から脆性へと変化する温度であり、エンジニアリングにおける材料選択において非常に重要である。
延性脆性遷移の理解
延性脆性遷移温度（DBTT）は、材料、特に金属や合金の重要な特性です。これは、材料が脆性的な挙動を示し、大きな塑性変形を伴わずに破壊する温度を意味します。
材料科学におけるDBTTの重要性
DBTTを理解することは、特に様々な温度条件にさらされる構造物や部品の信頼性と安全性を確保するために、エンジニアにとって不可欠です。
転移温度の計算
DBTT を計算するには、異なる温度における応力に対する材料の反応を分析する必要があります。転移温度は多くの場合、標準化された試験方法を用いて決定されます。
- シャルピー衝撃試験：破壊時に材料が吸収するエネルギーを測定する。
- 破壊靭性試験：亀裂伝播に対する材料の耐性を評価する。
- 動的引裂試験：動的荷重条件下での材料の挙動を評価する。
転移を示す曲線
DBTTは通常、温度依存破壊靭性曲線を用いて表されます。この曲線は、温度と材料が破壊する前にエネルギーを吸収する能力との関係を示しています。
- 転移範囲：材料が延性から脆性に変化する温度範囲。
- 上棚：材料が高い靭性と延性を示す領域。
- 下棚：低い靭性で脆性的な挙動を示す領域。
金属と合金の例
様々な金属や合金は、その組成や微細構造によって様々なDBTTを示します。
鋼合金
- 低炭素鋼：一般的にDBTTが低く、延性が高い。
- 高炭素鋼：硬度と強度が高いため、DBTTが高い。
アルミニウム合金
アルミニウム合金は一般的にDBTTが低く、広い温度範囲で延性を維持するため、軽量で信頼性の高い材料を必要とする用途に適しています。
チタン合金
チタン合金のDBTTは合金元素の影響を受け、航空宇宙用途に強度と延性のバランスを提供します。
延性脆性遷移温度表
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材質 |
延性脆性遷移温度 (DBTT) |
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低炭素鋼 (A36) |
-10°C～-40°C |
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中炭素鋼 |
-20°C から -50°C |
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高炭素鋼 |
-50°C ～ -100°C |
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低合金鋼 |
-30°C ～ -50°C |
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ステンレス鋼 (304) |
-200°C～-300°C |
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ステンレス鋼 (430) |
0°C ～ -50°C |
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ニッケル |
-100°C ～ -150°C |
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アルミニウム（Al） |
-150°C ～ -200°C |
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-300°C ～ -400°C |
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銅（Cu） |
クリアDBTTなし |
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~300°C |
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-50°C～-150°C |
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ポリエチレン（PE） |
-70°C ～ -90°C |
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ポリカーボネート（PC） |
-100°C ～ -150°C |
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ポリテトラフルオロエチレン（PTFE） |
-150°Cから-200°C |
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ポリプロピレン（PP） |
-10°C ～ -50°C |
詳細については、スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご確認ください。
よくある質問
延性脆性遷移温度とは何ですか？
材料が脆くなり、大きな塑性変形なしに破壊する温度です。
なぜDBTTは工学において重要なのですか？
DBTTは、エンジニアが安全性と信頼性を確保するために、様々な温度にさらされる用途に適切な材料を選択するのに役立ちます。
DBTTはどのように測定するのですか？
DBTTは通常、シャルピー試験やアイゾット試験のような衝撃試験を用いて測定されます。
合金元素はDBTTに影響しますか？
はい、合金元素の添加は、材料の微細構造への影響により、DBTTを増加させたり減少させたりします。
DBTTが最も低い金属はどれですか？
アルミニウムや銅合金のような金属は一般的にDBTTが低く、より広い温度範囲で延性を維持します。
