ヤング率とは

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：B. 約1.0 mm

フックの法則より、ひずみは ε = σ/E = 100×10⁶ / (200×10⁹) = 5.0×10⁻⁴ です。伸びは ΔL = εL = 5.0×10⁻⁴ × 2000 mm = 1.0 mm になります。約0.10 mm や約10 mm は、GPa と MPa の換算(1 GPa = 1000 MPa)や m と mm の換算で桁を1つずらした誤りです。降伏応力が数百MPaある鋼でも、弾性ひずみは0.1〜0.2%程度にとどまります。同じ応力でも、ヤング率が約3分の1のアルミニウム合金(約70 GPa)では伸びが約3倍になり、剛性が必要な設計ではこの違いが効いてきます。