エリクセンテスト:鋼の延性と品質を評価するための重要な方法
共有
Table Of Content
Table Of Content
定義と基本概念
エリクセン試験は、板およびプレート鋼の延性と成形性を評価するために使用される標準化された機械試験です。これは、局所的な圧痕を受けたときに、亀裂を生じることなく塑性変形を受ける材料の能力を測定します。この試験は、特に深絞り、スタンピング、またはその他の成形操作のために意図された鋼の成形性を評価する際に、品質管理プロセスにおいて基本的です。
鋼の品質保証の広い枠組みの中で、エリクセン試験は、製造およびサービス中の変形に耐える材料の能力に関する重要な洞察を提供します。これは、引張強度や伸びなどの他の機械試験を補完し、局所的な変形に対する材料の抵抗の具体的な測定を提供します。試験結果は、鋼板が特定の成形用途に必要な基準を満たしているかどうかを製造業者が判断するのに役立ち、製品の信頼性と性能を確保します。
物理的性質と冶金的基盤
物理的現れ
エリクセン試験は、指定された深さに達するまで、または亀裂が現れるまで、丸みを帯びたパンチを鋼板に押し込むことを含みます。主な物理的現れは、材料の延性と相関する圧痕の深さです。エリクセン値が高いほど成形性が高く、低い値は脆さや低い延性を示唆します。
マクロレベルでは、試験は鋼の表面に目に見える半球状の圧痕を生成します。材料の延性が不十分な場合、表面には局所的な薄化や亀裂の兆候が見られることがあります。顕微鏡的には、圧痕周辺の変形ゾーンは、特に延性が低い鋼や脆性が高い鋼において、細長い粒、マイクロボイド、またはマイクロクラックを示します。
冶金的メカニズム
エリクセン試験の根底にあるメカニズムは、局所的な圧縮応力下での鋼の塑性変形挙動に関与しています。パンチが鋼の表面に押し込まれると、転位の動きと微細構造の調整が変形を受け入れます。鋼が亀裂を生じることなくこの変形を受ける能力は、その微細構造、粒径、および相の分布に依存します。
微細構造の特徴として、細かい粒径、一様な相の分布、およびフェライトのような延性相の存在が、材料の塑性変形能力を高めます。逆に、粗い粒、脆い相(例:マルテンサイトやベイナイト)、または残留応力は、延性を低下させ、試験中に早期の亀裂を引き起こす可能性があります。
鋼の組成は試験結果に大きな影響を与えます。たとえば、高炭素または合金元素含有量の鋼は、延性が低下し、エリクセン値が低くなることがあります。熱間圧延、焼鈍、冷間加工などの加工条件も微細構造や残留応力状態を変更し、試験結果に影響を与えます。
分類システム
エリクセン試験の結果は、通常、測定された圧痕の深さに基づいて分類され、ミリメートル(mm)で表されます。標準的な分類は次のとおりです:
- 優れた(E > 8 mm): 深絞り用途に適した高い延性を示します。
- 良好(6 mm < E ≤ 8 mm): 中程度の延性を持つほとんどの成形プロセスに適しています。
- 可(4 mm < E ≤ 6 mm): 限られた成形性; プロセス調整が必要な場合があります。
- 不良(E ≤ 4 mm): 脆い挙動を示し、成形操作には不適切です。
これらの分類は、特定の製造プロセスに適した鋼のグレードを選択するのに役立ちます。たとえば、深絞り鋼は通常、8 mm以上のエリクセン値を必要とし、構造用鋼はより低い値を許容する場合があります。
検出と測定方法
主要な検出技術
エリクセン値を評価するための主要な方法は、標準化された圧痕試験です。このプロセスでは、通常は硬化鋼またはタングステンカーバイドで作られた半球状のパンチを、治具にクランプされた鋼板に押し込みます。パンチは、所定の荷重または変位に達するまで、制御された速度で押し込まれます。
主要な物理的原則は、亀裂を生じることなく達成された最大圧痕の深さの測定です。機器のセットアップには、適用された力を監視するためのロードセル、圧痕の深さを測定するための変位ゲージまたはダイヤルインジケーター、および試料を安全に保持するための治具が含まれます。
試験基準と手順
エリクセン試験を規定する国際基準には、ASTM E643、ISO 20482、およびEN 10130があります。典型的な手順は次のとおりです:
- 指定された厚さ(通常0.5〜2 mm)の平坦で清潔な鋼の試料を準備します。
- 試験治具に試料をしっかりとクランプして動かないようにします。
- 半球状のパンチを試料表面の中央に整列させます。
- 指定された速度で徐々に増加する荷重を適用します。通常は約2 mm/minです。
- 荷重が指定された値に達したとき、または亀裂が発生する直前に最大圧痕の深さを記録します。
- 試験後に目視で表面の亀裂や破損を記録します。
重要なパラメータには、パンチの直径(一般的に10 mm)、荷重適用速度、および試料の温度が含まれ、これらは試験の再現性と精度に影響を与えます。
サンプル要件
標準的な試料は、均一な厚さを持ち、表面欠陥、油、または腐食がない長方形のシートです。表面の調整には、均一な接触と正確な測定を確保するための清掃と研磨が含まれます。試料のエッジは滑らかでバリがないことが望ましく、局所的な応力集中を防ぎます。
サンプルの選択は試験の妥当性に影響を与えます。試料は生産バッチの微細構造と機械的特性を代表する必要があります。複数のサンプルを試験して変動を考慮し、平均エリクセン値が材料の延性の信頼できる測定を提供します。