降伏点と0.2%耐力の違い:求め方・現れる材料・記号を比較

正解：B. 弾性域の直線をひずみ0.2%だけ平行移動した線と、応力ひずみ曲線との交点の応力とする

0.2%耐力は、荷重を取り除いたときに0.2%の永久ひずみ(塑性ひずみ)が残る応力として定義されます。応力ひずみ曲線では、弾性域の直線をひずみの軸の方向に0.002だけ平行移動し、曲線と交わる点の応力を読みます。ひずみ0.2%の点をそのまま読むと、その中に弾性ひずみも含まれるため定義と異なり、値が低めに出ます。最大荷重に対応するのは引張強さで、0.2%耐力とは別の量です。軟鋼のように上降伏点と下降伏点がはっきり現れる材料では、降伏点の値を使います。

正解：B. 原子間の結合の強さで決まり、熱処理や加工による変化は小さい

ヤング率は弾性域での応力とひずみの比 E = σ/ε で、原子間の結合の強さ(原子間ポテンシャルの曲率)で決まる、組織に鈍感な性質です。そのため軟鋼でも焼入れ鋼でも約200 GPa前後でほとんど変わらず、強度が2倍になってもヤング率は2倍になりません。降伏強さや硬さは転位の動きやすさで決まる組織に敏感な性質で、熱処理や加工で大きく変わります。ヤング率は弾性域の直線の傾きであり、塑性域の傾き(加工硬化率)とは別のものです。温度が上がると結合が弱まり、ヤング率はゆるやかに低下します。

正解：C. 約218 MPa

粒径をmに直すと d = 25×10⁻⁶ m で、√d = 5.0×10⁻³ √m なので、k/√d = 0.74/(5.0×10⁻³) = 148 MPa です。よって σy = 70 + 148 = 218 MPa になります。約75 MPa は粒径を mm のまま d = 0.025 として計算した誤りで、kの単位(MPa·√m)と粒径の単位がそろっていません。約148 MPa は粒界による強化の分だけで、σ₀ を足し忘れています。結晶粒の微細化は強度と靭性を同時に高められる数少ない強化法で、鋼の制御圧延などで利用されています。粒径がナノメートル程度まで小さくなると、この関係から外れることがあります。