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H 7501

:2002

(1)

著作権法により無断での複製,転載等は禁止されております。

まえがき

この規格は,工業標準化法第 12 条第 1 項の規定に基づき,財団法人大阪科学技術センター付属ニューマ

テリアルセンター(OSTEC)/財団法人日本規格協会(JSA)から,工業標準原案を具して日本工業規格を制定

すべきとの申出があり,日本工業標準調査会の審議を経て,

経済産業大臣が制定した日本工業規格である。


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目  次

ページ

序文

1

1.

  適用範囲

1

2.

  引用規格

1

3.

  定義

1

4.

  試験片

2

5.

  試験装置

3

5.1

  試験機

3

5.2

  試験片の固定(つかみ)装置

3

5.3

  加熱装置

3

5.4

  試験雰囲気

4

5.5

  温度測定装置

4

6.

  試験方法

4

7.

  報告

6


著作権法により無断での複製,転載等は禁止されております。

日本工業規格

JIS

 H

7501

:2002

金属系超塑性材料の引張特性評価方法

Method for evaluation of tensile properties of metallic superplastic materials

序文  金属系超塑性材料を超塑性成形するためには,その基本的な超塑性特性を把握することが必要とな

る。この規格で定める引張試験は基本的な超塑性特性である超塑性伸び,変形応力,ひずみ速度感受性指

数(値)

,応力―ひずみ関係,変形応力―ひずみ速度関係を標準的に評価できる方法である。

1.

適用範囲  この規格は,微細粒超塑性を示す金属系超塑性材料(JIS H 7007)の板状及び棒状の素材

を,超塑性発現条件(JIS H 7007)の下で引張試験を行うことによって,その引張特性を評価する方法に

ついて規定する。

2.

引用規格  次に掲げる規格は,この規格に引用されることによって,この規格の規定の一部を構成す

る。これらの引用規格は,その最新版(追補を含む。

)を適用する。

JIS B 7721

  引張・圧縮試験機―力計測系の校正・検証方法

JIS C 1602

  熱電対

JIS H 7007

  金属系超塑性材料用語

JIS Z 2201

  金属材料引張試験片

JIS Z 2241

  金属材料引張試験方法

JIS Z 8401

  数値の丸め方

JIS Z 8704

  温度測定方法―電気的方法

ISO 783

  Metallic materials―Tensile testing at elevated temperature

3.

定義  この規格で用いる主な用語の記号及び定義は,JIS H 7007 によるほか,表 による。


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  1  用語の記号及び定義

用語

記号

単位

定義

10

%伸び

δ

sp

超塑性変形において得られる 10  %公称ひずみ。

10

%変形応力

σ

sp

 N/mm

2

又は MPa

10

%伸びが達成されたときの真応力。

ひずみ速度

ε

&

s

1

σ

sp

を得たときに用いた公称ひずみ速度。クロスヘッド速

度を試験前の標点距離で割ったひずみ速度。

超塑性ひずみ速度

sp

ε

&

s

1

実際に超塑性成形に使用するひずみ速度。

超塑性変形応力

K

sp

 N/mm

2

又は MPa

実際に超塑性成形に使用する超塑性ひずみ速度における
変形応力。

超塑性伸び

δ

超塑性変形で得られた破断伸び。

標点距離

L

o

 mm

適切な測定器によって少なくとも 0.5  %の精度で測定し
た試験前の標点間の距離。

破断後の標点間の長

L

sp

 mm

破断後の両破断片の中心線が一直線上にあるように注意
して,破断面を突き合わせて測定した標点間の距離。

10

%変形荷重

N 10

%伸びが達成されたときの荷重。

試験片初期面積

A

o

 mm

2

適切な測定器によって少なくとも,0.5  %の精度で測定し
た試験前の試験片の断面積。

4.

試験片  試験片は,通常,平滑な平行部をもつ板状及び棒状定形とし,その形状をそれぞれ図 及び

図 に,また,その寸法をそれぞれ表 及び表 に示す。板状試験片の板の厚さは,使用する素材の板の

厚さとする。試験片の寸法に対する許容差は,JIS Z 2201 による。

  1  板状試験片(S 型)形状


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  2  S 型試験片

単位  mm

記号

標点距離

L

0

平行部の長さ

平行部の幅

肩部の半径

S18 18

18

以上 6  3 以下

備考  次の値を目標値とする。ただし,板の厚さは使用する素材のままとする。

L

1

L

0

L+2R

L

2

=2L

0

L+2R

B

=3W

  2  棒状試験片(B 型)形状

  3  B 型試験片

単位  mm

記号

標点距離

L

0

平行部の長さ

平行部の直径

肩部の半径

B18 18

18

以上 6  3 以下

備考  次の値を目標値とする。

L

2

=2L

0

L+2R

B

=2D

5.

試験装置

5.1

試験機  試験機は,JIS B 7721 による。クロスヘッド速度一定の条件を満足する試験機を用いる。

5.2

試験片の固定(つかみ)装置  試験片つかみ部が高温変形中に塑性変形しないように強固に固定で

きるつかみ装置でなければならない。推奨する固定方法を,6.a)に示す。

5.3

加熱装置  試験片の加熱装置は,温度調節装置を備えた加熱炉を用い,試験中は常に試験片の標点

距離の全範囲にわたり,

表 の許容範囲で一様,かつ,一定に加熱できるものでなければならない。

  4  試験温度の許容範囲

単位  K

試験温度 473 以下の

場合

473

を超え

873

以下

873

を超え

1 073

以下

1 073

を超え

1 273

以下

1 273

を超える

場合

許容範囲

受渡当事者間

の協定

± 3

± 4

± 5

受渡当事者間

の協定


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5.4

試験雰囲気  試験は,試験片,試験片つかみ部の酸化などの影響を防止できる雰囲気で行う。真空

中,窒素ガス中又は不活性ガス中で試験するために,試験片を容器中に密封する場合は,真の試験片荷重

を知るために必要な補正を行う。

5.5

温度測定装置  温度測定装置は,計測器と温度計とで構成する。

a)

計測器  計測器は,測定温度の全範囲にわたって試験片温度が 5.3 の許容範囲にあることを保証する

のに十分なものを用いる。

b)

温度計  温度計は,基本的には JIS C 1602 に規定する熱電対を使用し,熱電対の材料は,使用温度に

十分に耐え得るものとする。白金―白金ロジウム熱電対を使用するのが望ましい。

なお,熱電対以外の温度計を使用する場合は,熱電対と同等以上の精度をもつものとする。

6.

試験方法  試験方法は,JIS Z 2241 及び ISO 783 によるほか,次による。

a)

試験片の固定(つかみ)方法  試験片は固定(つかみ)装置によって固定し,試験中は,試験片に対

し,軸方向の荷重だけが加わるようにしなければならない。板状試験片では,試験機固定部の試験片

に接触する表面を,のこぎり状とし,更にピン孔を通し,ボルトねじなどを用いて試験片を挟み込み,

強固に固定するのが望ましい。

棒状試験片では,

試験片つかみ部及び試験機固定部にねじ切りを施し,

強固に固定するのが望ましい。

b)

試験温度の測定方法  温度測定は,JIS Z 8704 による。測定温度は,試験片の実体温度を測定しなけ

ればならない。ただし,炉内温度と試験片の温度変化との関係が経験的に知られている場合には,必

ずしも試験片の実体温度を測定しなくてもよい。この場合には,熱電対の測温接点が試験片の表面と

熱的によく接触し,炉壁からの直接的な熱放射を適切に遮へいした条件で測定した雰囲気温度を試験

温度としなければならない。

試験片の試験温度までの昇温時間及び試験温度に達してから試験開始までの均熱保持時間は,受渡

当事者間の協定によるが,試験片の温度の均一性を十分に保証した範囲内で決めなければならない。

試験中の試験片の温度は,5.3 に規定する許容範囲内に保持しなければならない。

c)

負荷方法  変形中の負荷は,クロスヘッド速度を所定の一定速度に保持して行う。

d)

試験片寸法の測定方法  試験片寸法は,適切な測定器によって規定寸法に対する相対精度が 0.5  %以

下で測定しなければならない。

e)

超塑性伸びの求め方  試験前の標点距離は,18 mm で行い,適切な測定器によって相対精度が 0.5  %

以下で測定しなければならない。

超塑性伸びは,次の式によって求め,JIS Z 8401 によって有効数字は 2 けたに丸める。

100

0

0

sp

×

L

L

L

δ=

ここに,  δ:  超塑性伸び(%) 

L

sp

:  破断後の標点間の長さ(mm)

L

0

  標点距離(mm)

f

)

変形応力の求め方  試験中,適切な測定器によって荷重の変化を伸びに対して測定し,超塑性変形の

荷重―伸びの関係を作図する。ただし,超塑性状態において測定した荷重値は,荷重計の精度に見合


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うものでなければならない。

10

%変形応力は,10  %伸びが達成されたときの荷重から,次の式によって求める。

0

sp

1.1

A

P

σ

ここに,  σ

sp

10

%変形応力(N/mm

2

P

10

%変形荷重(N)

A

0

試験片初期断面積(mm

2

参考  低ひずみ速度域(低応力域)において,荷重測定の精度に起因する変形応力の測定誤差が大き

く表れ,値,値の算出値に影響を及ぼす。試験片断面積が小さいため,低ひずみ速度域(低

応力域)においては,最大荷重が 1 kg 程度になるので,最大荷重が 10∼100 N 以下のロードセ

ルを使用し,荷重測定精度を向上させることが推奨される(

参考図 参照)。

参考図  1  超塑性 7475 合金において得られた応力―ひずみ速度の関係の代表例

g

)

ひずみ速度感受性指数(値)の求め方  5 点以上の異なるクロスヘッド速度による試験を行い,10  %

変形応力とひずみ速度との関係を両対数軸上に図示し,この関係を最小二乗法によって直線回帰して,

直線の傾きとして 値を JIS Z 8401 によって小数点以下 1 けたに丸める。ただし,超塑性ひずみ速度

域は, 300 %以上の超塑性(破断)伸びが得られる条件とする。また,最小及び最大の超塑性ひずみ

速度は,100 倍以上異なることが望ましい。

h

)  K

値の求め方  K

sp

値は,次の式によって求める。


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m

K

)

/

(

sp

sp

sp

ε

ε

=σ

&

&

ここに,

K

sp

超塑性変形応力(N/mm

2

σ

sp

10

%変形応力(N/mm

2

sp

ε

& : 超塑性ひずみ速度(s

1

ε

&: ひずみ速度(s

1

m

ひずみ速度感受性指数

7.

報告

  報告書には,必要に応じて次の事項を記載する。

a

)

試験材料

1

)

製造業者名

2

)

材料の名称

3

)

種類又は記号

4

)

製造番号

b

)

試験片の寸法

c

)

試験装置の概要

d

)

試験条件

1

)

試験温度

2

)

クロスヘッド速度

3

)

試験雰囲気

4

)

昇温速度

5

)

均熱保持時間

6

)

素材からの試験片採取条件

e

)

試験結果

1

)

超塑性伸び

2

) 10

%変形応力

3

)  m

4

)  K

sp

5

)

応力―ひずみ関係

6

) 10

%変形応力―ひずみ速度関係

f

)

その他の事項

  また,報告書には,次の事項を付記することが望ましい。

1

)

化学成分

2

)

素材の加工条件

3

)

素材の熱処理条件

4

)

素材の結晶粒度

5

)

素材の室温における機械的性質について


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日本工業標準調査会標準部会  非鉄金属技術専門委員会  構成表

      氏名

              所属

(委員会長)  神  尾  彰  彦

東京工業大学(名誉教授)

(委員)

藍  田      勲

株式会社神戸製鋼所

有  川  彰  一

財団法人日本船舶標準協会

一  瀬      明

住友金属鉱山株式会社

今  福      豊

日本伸銅協会 
(三菱マテリアル株式会社非鉄材料カンパニー銅加工製品部)

碓  井  栄  喜

社団法人軽金属学会 
(株式会社神戸製鋼所)

齋  藤  鐵  哉

独立行政法人物質・材料研究機構

酒  井  勝  之

社団法人日本アルミニウム協会 
(三菱アルミニウム株式会社)

中  村      守

独立行政法人産業技術総合研究所

西  村      尚

東京都立工業高等専門学校

岩  坂  光  富

日本鉱業協会

村  上  陽  一

社団法人日本電機工業会

柳  沢  健  史

古河電気工業株式会社裸線事業部

山  田  桑太郎

社団法人日本鉄道車輌工業会