金属材料特性

1 .疲労

多くの機械部品とエンジニアリングコンポーネントは、交互の負荷の下で働きます。交互荷重の作用下では，応力レベルが材料の降伏限界より低いが，繰返し応力繰返しの長い時間の後，突然脆性破壊が生じる。この現象を金属材料の疲労と呼ぶ。金属材料の疲労破壊特性

（1）負荷応力は交互である。

（2）荷重の作用時間が長い。

（3）破壊は瞬間的に起こる。

（4）プラスチック材料であるか脆性材料であるかは、疲労破壊領域では脆性である。したがって，疲労破壊は工学における最も一般的で危険な破壊形態である。

金属材料の疲労現象は、種々の条件に従って以下のように分けられる。

1）高サイクル疲労：低応力下では10万以上の応力サイクルサイクルの疲労を意味する。それは疲労破壊の最も一般的なタイプです。高サイクル疲労は一般に疲労と呼ばれる。

（2）低サイクル疲労：高応力下での疲労（加工応力は材料の降伏限界に近い）または高いひずみ条件を意味し，応力のサイクル数は10000〜10，000以下である。この疲労破壊では交互塑性ひずみが大きな役割を果たしているため，塑性疲労や歪疲労とも呼ばれる。

3）熱疲労：温度変化による熱応力の繰返し作用による疲労損傷を指す。

4）腐食疲労：交流荷重と腐食性媒質（酸，アルカリ，海水，活性ガスなど）の複合作用下での機械部品の疲労損傷を指す。

（5）接触疲労：接触応力、孔食、表面圧潰、剥離の繰り返し作用により機械部品の接触面を指し、機械部品の破損破壊を招く。

2 .塑性

    また、塑性変形とは、外力の作用により破壊されることなく、金属材料が永久変形（塑性変形）を行う能力である。金属材料が伸びるとき、その長さと断面積は変わります。従って，金属の塑性を2つの指標によって測定できる。

金属材料の面積の延長及び縮小は、材料の塑性性の向上、すなわち材料の破壊による塑性変形に耐えることができる。一般に、5 %以上の伸びを有する金属材料は、低炭素鋼等のプラスチック材料と呼ばれ、5 %以下の伸びを有する金属材料を脆性材料（例えばねずみ鋳鉄等）と呼ぶ。塑性の良い材料は、巨視的な範囲で塑性変形を生じさせることができ、塑性変形と同時に金属材料を塑性変形させて強度を向上させ、部品の安全な使用を確保することができる。また、塑性加工性の良い材料は、プレス加工、冷間曲げ加工、冷間絞り加工、矯正加工など、ある種の成形加工によりスムーズに加工することができる。したがって、機械的部品として金属材料を選択する場合、ある種の塑性指数を満たす必要がある。