ASTM A370 鋼の機械試験に関する試験方法と定義
ASTM A370 は、一般に鉄鋼製品の機械的試験を扱う国際的に認められた包括的な共通規格であり、建設、機械工学、自動車、航空宇宙などのさまざまな業界で使用されています。これにより、鉄鋼製品が強度、延性、安全性に関する高い要件を満たしていることが保証され、産業、研究、品質保証の信頼できる基盤が提供されます。
製品仕様に従って必要な材料特性を決定するために、ASTM A370 では、引張試験、曲げ試験、ブリネル硬度試験、ロックウェル硬度試験、ポータブル硬度試験、シャルピー衝撃試験などのさまざまな試験方法について規定しています。ASTM A370は主に引張試験に重点を置いています。
以下では、主要な側面について説明します。ただし、ASTM A370に準拠した試験を行うには、完全な規格を購入することが不可欠です。
ASTM A370の追加規格への参照
ASTM A370 は、鉄鋼製品の機械試験の基本的な試験方法を規定し、ASTM 規格カタログの他の試験規格を参照します。ASTM A370 などの ASTM 規格の「A 規格」は、鉄鋼材料（「A」は「鉄金属」）を指すことに注意してください。対照的に、ASTM E8 などの E 規格は一般に試験方法と実施方法 (「E」は「試験方法と実施方法」の略) を指します。
ASTM A370とそれぞれのASTM規格との相違点には、試験片の形状が含まれます。
関連するASTM規格に加えて、ASTM A370と組み合わせて関連するISO規格も表に含まれています。
| ASTM A370の試験方法 | ASTM規格への参照 | ISO規格における対応規格 |
|---|---|---|
| 常温での引張試験 | ||
| 曲げ試験 | ASTM E290 ASTM E190 | |
ロックウエル硬さ ブリンネル硬さ ビッカーズ硬さ | ||
| シャルピー衝撃試験 |
ASTM A370に準拠した引張試験
引張試験は、鋼鉄やその他の材料の機械的特性を測定するための重要な方法です。標準化された試験片に対し、引張荷重を徐々に増加させながら試験を行い、最終的に破断するまで試験を行います。
ASTM A370 に準拠した引張試験では、特に以下の材料特性が判定されます。
測定される最も重要な特性値は、降伏点、引張強度、破断ひずみです。これらの値は、荷重下での材料の挙動に関する情報を提供し、自動車産業、機械工学、航空宇宙産業など、幅広い用途における材料選定において決定的な役割を果たします。
常温での引張試験は、ASTM E8や ISO 6892-1などの国際標準化規格に従って実行されます。力と歪みが連続的に測定されながら、試験片には準静的引張応力が加えられます。降伏点は材料が塑性変形し始める点を示し、引張強度は材料が耐えられる最大荷重を示します。破断ひずみは、材料が破断する前に塑性変形する能力を表します。
室温でのこれらの特性値に加えて、引張試験は、ASTM E21やISO 6892-2に規定されているように、高温など他の試験条件でも実施でき、特定の用途分野における材料の挙動を試験することができます。これらの試験は鉄鋼製品の品質保証に不可欠であり、様々な産業用途における材料の適合性を確保するのに役立ちます。
ツビックローエルの試験機は電気機械式荷重システムと連携し、試験速度の正確な制御を可能にします。
ASTMASTM A370 試験片および寸法の引張試験
ASTM A370 では、引張試験に平面または円形の試験片を使用することが規定されています。以下は ASTM E8 と試験片の寸法の比較です。次の表は、ASTM A370 に準拠した平板試験片の標準化された試験片寸法を示しています。この規格では、シートの厚さが異なる 3 種類の試験片について規定しています。これらには、金属板で作られた平らな引張試験片（「シートタイプ」）、厚板などで作られた「プレートタイプ」試験片、および「サブサイズ試験片」があります。
ASTM E8 と比較すると、サブサイズの試験片のみ、メートル法での試験片の幅がわずかに異なることがわかります。ASTM E8では、ASTM A370には記載されていない、異なる標点距離を持つ試験片形状がいくつか規定されています。
全体として、引張試験における平板試験片と丸棒試験片の形状は、ASTM A370とASTM E8 (M)では非常に類似していると言えます。しかしながら、特にメートル法においては違いがあり、使用時にはこの点を考慮する必要があります。
平行試験片
| カテゴリー: | 板厚 | 測定方法 | ASTM A370 | ASTM E8 |
|---|---|---|---|---|
| 平板引張試験片「シートタイプ」 | 1インチ (最大 25 mm) | ゲージ長 (G) | 2.0インチ (50 mm) | 2.0インチ (50 mm) |
| 幅（W） | 0.5インチ (12.5 mm) | 0.5インチ (12.5 mm) | ||
| 厚板試験片「プレートタイプI」 | 3⁄16インチ（最小5 mm） | ゲージ長 (G) | 8.0インチ（200 mm） | 8.0インチ（200 mm） |
| 幅（W） | 1.5インチ（40 mm） | 1.5インチ（40 mm） | ||
| 厚板試験片「プレートタイプII」 | 3⁄16インチ（最小5 mm） | ゲージ長 (G) | 2.0インチ (50 mm) | 2.0インチ (50 mm) |
| 幅（W） | 1.5インチ（40 mm） | 1.5インチ（40 mm） | ||
| 最小試験片「サブサイズ試験片」 | 1⁄4インチ（最大6 mm） | ゲージ長 (G) | 1.0インチ（25 mm） | 1.0インチ（25 mm） |
| 幅（W） | 0.25インチ(6.25 mm) | 0.25インチ(6.0 mm) |
丸棒試験片
ASTM A370は、丸棒試験片の形状も規定しています。以下の表は、ASTM A370に基づく丸棒試験片の標準化された試験片寸法を示しています。この規格では、試験片の半径と直径が異なる様々な試験片タイプについて規定しています。平行長（「断面短縮長」）も異なります。正確な違いは下の表をご覧ください。ASTM E8と比較すると、値は主にメートル法への変換において異なりますが、標点距離の範囲も異なります。これは主に標準試験片2と小型試験片1に影響します。
| カテゴリー: | 測定方法 | ASTM A370 (in) | ASTM A370 (mm) | ASTM E8 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 標準試験片「標準試験片1」 | ゲージ長 G | 2.0 | 50.0 | 50.0 |
| フィレット半径R | 3/8 | 10.0 | 10.0 | |
| 平行長さA（短縮断面長さ） | 2.25 | 60.0 | 56.0 | |
| 標準試験片「標準試験片2」 | ゲージ長 G | 1.4 | 35.0 | 36.0 |
| フィレット半径R | 0.25 | 6.0 | 8.0 | |
| 平行長さA（短縮断面長さ） | 1.75 | 45.0 | 45.0 | |
| 「小型試験片1」 | ゲージ長 G | 1.0 | 25.0 | 24.0 |
| フィレット半径R | 3/16 | 5.0 | 6.0 | |
| 平行長さA（短縮断面長さ） | 1.25 | 32.0 | 30.0 | |
| 「小型試験片2」 | ゲージ長 G | 0.64 | 16.0 | 16.0 |
| フィレット半径R | 5/32 | 4.0 | 4.0 | |
| 平行長さA（短縮断面長さ） | 0.75 | 20.0 | 20.0 |
ASTM A370準拠の引張試験用試験片グリップと伸び計
ASTM A370に準拠した引張試験を実施するには、試験片の正確な測定と安定した固定が不可欠です。当社が特別に開発した試験片グリップは、鋼材試験片を安全かつ確実に固定し、現実的な試験条件を実現します。これにより、試験中、試験片は機械的特性に影響を与えることなく、安定した状態を維持できます。
さらに、当社の高精度伸び計は、ひずみを正確に測定し、降伏強度、弾性係数、破断ひずみなどの重要な特性値を測定することを可能にします。特に非接触伸び計は、微小なひずみも最高の精度で記録します。
革新的なソリューションを活用することで、お客様の試験が最高水準を満たし、正確で再現性の高い結果を提供することを保証します。これは、鋼材製品の品質保証と材料特性の健全な評価に大きく貢献します。
ASTM A370準拠の曲げ試験
曲げ試験は、鋼および金属の延性を評価するための実績のある方法です。試験片は、特定の内径を中心に規定の角度まで曲げられます。試験結果は、鋼の曲げ角度、断面積、化学組成、引張強度、硬度などの要因によって異なります。
試験方法は、ASTM E190およびE290規格に基づいています。試験は通常、室温で実施されるため、曲げ速度が十分に遅い（準静的）場合は、大きな影響を与えません。
曲げ試験の他の規格には、ISO 7438およびISO 8491があります。
ツビックローエルの最新の試験機と厳格な品質管理により、お客様の鋼製品に対して信頼性の高い規格準拠の結果を提供できます。
ASTM A370準拠の硬さ試験機
硬度試験は、一般的に、幾何学的物体による材料の貫入に対する抵抗を測定するもので、材料の強度を推定する比較的単純かつ迅速な方法として機能します。硬度試験と引張強度の間には相関関係があるため、硬度試験は引張強度の近似値としても機能します。この関係は特に鋼材においてよく研究されており、直接引張試験を実施できない場合でも引張強度を推定することが可能です。ASTM A370は、特に鋼材の試験に特化しています。
ASTM A370では、具体的な要件に応じて、硬度試験に異なる試験方法が用いられます。
- ロックウェル ( ASTM E18): 硬化鋼に最適、比較的高速な測定
- ブリネル ( ASTM E10): 軟質から中硬質の金属、大きなへこみに適しています
- ポータブル硬度計 – 大型または固定されたワークピースにも柔軟に対応
試験結果は、換算表を使用して他の硬度スケールまたは強度に変換できます。文書には、測定された硬度値とそのスケール（例：353 HBW、38 HRC）が明記されます。
ツビックローエルの精密硬度試験機は、さまざまな鉄鋼製品に対して信頼性が高く規格に準拠した硬度測定を保証します。
ASTM A370 シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験（ASTM E23 にも準拠）は、衝撃荷重下での材料の延性を測定する動的試験方法です。ノッチ付き試験片に振り子衝撃試験機で衝撃荷重を加えます。測定される試験値には、以下のものがあります：
- 試験片の吸収エネルギー - 材料の急激な荷重に対する耐性の尺度であり、脆性または延性の分類となります。
- せん断破壊率 - 破壊の種類（脆性または延性）を評価します。
- ノッチ側の横方向膨張 - 材料の変形を評価します。
シャルピーノッチ付き試験片衝撃試験については、ISO 148-1でも詳細に規定されています。
ASTM E23で規定されているアイゾットノッチ付き試験片衝撃試験については、ASTM A370ではこの文脈で簡単に言及されているだけで、詳細には扱われていません。試験方法、その実施方法、または遵守すべき具体的な要件に関する詳細な説明はありません。
Annex 1: 棒鋼製品
棒鋼およびロッドの品質保証は、一般的な規格を超えた特別な試験方法を用いて行われます。直径13mm未満の棒鋼には引張試験は不要ですが、必要に応じて実施できます。曲げ試験は、製造工程（熱間圧延または冷間圧延）に応じて異なる方法で実施されます。硬度試験では、正確な結果を得るために、材料の層を除去する必要がある場合があります。これらの試験により、棒鋼が高い機械的要件を満たし、その品質が確実に確認されていることが保証されます。
Annex 2: 鋼管製品
鋼管の試験は、丸管、角管、長方形管、特殊形状管など、様々な形状をカバーしています。引張試験は、管全体、縦方向に切断した帯状試験片、管壁から切り出したリング試験片（リング引張試験）に対して行われます。試験片には軸方向または径方向に荷重が加えられ、引張強度、降伏点、破断ひずみなどの機械的特性が測定されます。
硬さ試験は、管の内側または外側、および断面で実施されます。薄肉管の場合は、変形を防ぐため、試験力を低く設定します。延性を測定するための追加試験として、リング試験片の圧縮試験（クラッシュ試験）、扁平試験、逆扁平試験、クラッシュ試験、フランジ試験、拡張試験、管扁平試験などがあり、これらは様々な荷重シナリオをシミュレートします。さらに、油圧リング拡張試験は、横方向の降伏強度を測定し、管が必要な機械的要件を満たしていることを確認するために使用されます。
Annex 3: 鋼製ファスナー
ボルト、ねじ、ナットなどのファスナーの試験では、引張試験を実施し、最小破断荷重と保証荷重を確認します。必要に応じて、ボルトを標準長さに短縮して試験に使用します。ボルトとナットの硬さ試験は、サイズと仕様に応じて、ブリネル法またはロックウェル法のいずれかを用いて行います。大型ナットの場合は、ファスナーが極度の荷重下でも確実に機能し、規定の規格を満たしていることを確認するために、断面硬さ試験を実施します。
Annex 5: シャルピー衝撃試験
シャルピー衝撃試験およびアイゾット衝撃試験は、金属の衝撃荷重下における挙動を調査するために用いられ、衝撃荷重下における脆性と延性を評価します。これらの試験は、異なる材料や製造プロセスの比較を可能にする定量的な値を提供します。試験は、材料がどの温度で延性から脆性へと変化するかを示すため、特殊な用途に適した材料の選定に役立ちます。高強度鋼の場合、試験条件が結果に大きな影響を与える可能性があるため、特に適切な試験条件の設定に留意する必要があります。限界はあるものの、これらの試験は材料選定と品質管理のための重要なツールです。
著者について：
Dr. Harald Schmid
金属部門グローバルインダストリーマネージャー | ZwickRoell GmbH & Co. KG
グローバルインダストリーマネージャーとして、彼は金属分野の業界戦略を担当しており、市場観察、テスト ソリューションのさらなる開発、国際環境での販売サポートに重点を置いています。
彼は標準化作業において豊富な経験を有し、国際 ISO 委員会 ISO/TC 164 金属の機械的試験、NA 062-01-42 AA 金属の引張および延性試験、NA 062-01-47 AA 金属の衝撃試験、金属パイプの機械技術試験などのさまざまな委員会に積極的に参加しています。
彼の学歴は、カールスルーエ工科大学（KIT）で機械工学の学士号（学士および修士号）を取得したことから始まりました。機械工学分野で国際的な役職を歴任した後、フリードリヒ・アレクサンダー大学エアランゲン＝ニュルンベルク校で研究助手として勤務し、材料特性評価と板金成形を専門としました。博士号の取得にあたっては、絞りビードを用いた深絞り加工の研究に取り組みました。
ASTM A370に関するよくある質問
ASTM A370は、鋼製品の機械的特性を測定するための引張試験、曲げ試験、硬度試験、ノッチ付き衝撃試験など、鋼製品の機械試験のための標準化された試験方法を規定しています。この規格は、鋼製品が強度、靭性、安全性に関する高い要件を満たしていることを保証し、産業、研究、品質保証のための信頼できる基盤を提供します。
ASTM A370は、鋼製品の機械的特性を測定するための引張試験、曲げ試験、硬度試験、衝撃試験など、様々な機械試験方法を規定しています。一方、ASTM E8は金属材料の引張試験に特化し、引張強度と降伏点を測定するための試験条件、試験片形状、評価方法を規定しています。