ビュー： 0 著者：サイトエディターの公開時間：2024-07-04 Origin： サイト
炭素繊維と鋼はどちらも非常に強力な材料ですが、強度、体重、その他の特性の点で大きく異なります。それらの違いを理解することは、航空宇宙から自動車、消費財に至るまで、特定のアプリケーションに情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。
質問に戻って、鋼よりも炭素繊維はどれくらい強いですか？
炭素繊維は、両方の材料の特定のグレードに応じて、鋼の約5倍強いものとしてしばしば引用されます。以下では、炭素繊維と鋼の強度に寄与する要因を調査し、その特性を比較し、実用的なアプリケーションを検討します。
'強度'という用語は、破壊または変形せずに力に耐える材料の能力を測定するいくつかの異なる材料特性を指します。カーボンファイバーと鋼の比較に関連するいくつかの重要なタイプの強度を次に示します。
引張強度：壊れる前に引っ張ったり伸ばされたりすると、材料が耐えることができる力の量。
圧縮強度：サイズを縮小する傾向がある荷物に耐える材料の容量。
せん断強度：材料がその構造全体にスライド力に耐える能力。
剛性（ヤング率）：ストレス下での変形に対する材料の抵抗。
引張強度は、材料を比較するための一般的な尺度であり、鋼に比べて炭素繊維の強度を理解するのに特に役立ちます。
炭素繊維：高品質の炭素繊維の引張強度は、約500,000 psi（平方インチあたりポンド）以上です。これにより、炭素繊維は、引っ張ったり伸ばしたりすると非常に強くなります。
鋼：鋼の引張強度は、グレードによって大きく異なります。たとえば、ステンレス鋼は、約70,000〜220,000 psiの範囲の引張強度を持っています。
強度と重量の比率：炭素繊維の最も重要な利点の1つは、その強度と重量の比率です。炭素繊維は、重量の単位あたり鋼の約5倍強いため、重量の一部で鋼と同じまたはより大きな強度を達成できます。
炭素繊維も印象的な圧縮強度を示しますが、これは材料の構造と品質によって異なる場合があります。
炭素繊維：炭素繊維の圧縮強度は通常、その引張強度よりも低くなりますが、それでも非常に高く、多くの場合150,000 psiを超えています。
鋼：鋼は一般に、引張強度よりも圧縮強度が高いため、重い負荷と圧縮を伴うアプリケーションに最適です。鋼の圧縮強度は通常、約250,000 psiです。
炭素繊維と鋼は、せん断強度も異なります。
炭素繊維：張力と圧縮は強い一方で、炭素繊維はせん断力の影響を受けやすく、繊維の向きと樹脂マトリックスに応じて、典型的な値は6,000〜12,000 psiです。
鋼：鋼は一般に、その種類と処理に応じて、58,000から174,000 psiの範囲の高いせん断強度を持っています。
剛性は強度のもう1つの重要な尺度であり、変形に対する材料の抵抗を示しています。
炭素繊維：炭素繊維は、タイプと製造プロセスに応じて、約3,000〜60万psiの若者の弾性率を持つ高い剛性を持っています。
鋼：鋼の剛性も高く、若者の弾性率は約2,900万psiです。剛性は似ていますが、炭素繊維はこれをはるかに少ない重量で達成します。
炭素繊維と鋼のユニークな特性により、さまざまな用途に適しています。
航空宇宙：炭素繊維は、航空機と宇宙船の性能にとって重要な強度と重量の比率が高いため、航空宇宙で広く使用されています。
自動車：炭素繊維と鋼の両方が自動車産業で使用されています。炭素繊維は、高性能部品やスーパーカーにとって価値がありますが、鋼はその費用対効果と製造の容易さのための主食のままです。
スポーツ用品：炭素繊維は、自転車、テニスラケット、ホッケースティックなどの高性能スポーツ用品で好まれます。
建設：鋼は、その高強度、耐久性、よく理解されている特性により、建設に広く使用されています。構造フレームワーク、橋、補強材（鉄筋）で使用されています。
強度と重量の比：その重量を考慮すると、炭素繊維は鋼よりも強く、重量が重要な要因であるアプリケーションに理想的な選択肢となります。
引張強度：高品質の炭素繊維は、ほとんどの鋼と比較してはるかに高い引張強度を持っています。
圧縮強度：鋼は一般に圧縮強度が高く、重い負荷を含むアプリケーションに適しています。
せん断強度：鋼は通常、炭素繊維と比較してせん断強度が高くなります。
剛性：両方の材料は高い剛性を示しますが、炭素繊維はこれを非常に少ない重量で達成します。
