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延性と脆性

1850
材料科学研究所において、延性と脆性を評価するための金属試料の引張試験。.

(画像はイメージです)

延性とは、材料が破断する前に大きな塑性変形を起こす能力を示す指標であり、多くの場合、伸び率または断面積減少率で定量化されます。鋼鉄などの延性材料は、応力-ひずみ曲線上に長い塑性領域を示します。脆性はその逆で、セラミックや鋳鉄などの脆性材料は、ほとんどまたは全く塑性変形を起こさずに破断します。

The distinction between ductile and brittle behavior is clearly visible on the stress-strain curve. A ductile material exhibits a significant strain after the yield point and before the fracture point. This large area under the curve after yielding indicates that the material can absorb a great deal of energy before it breaks. This property is crucial for safety in many engineering applications, as a ductile failure provides a visible warning (e.g., bending or stretching) before a complete collapse. Key measures of ductility are percent elongation, [latex](\frac{L_f – L_0}{L_0}) \times 100[/latex], and percent reduction in area, [latex](\frac{A_0 – A_f}{A_0}) \times 100[/latex], where the ‘f’ subscript denotes the final dimension at fracture.

逆に、脆性材料は弾性限界を超えるとほとんど歪みが生じません。破壊応力はしばしば極限引張強度に近く、破壊は突然、何の予兆もなく発生します。セラミックス、ガラス、および一部のポリマーは典型的な例です。材料の挙動は外部条件にも左右されます。例えば、室温で延性を示す多くの鋼は、低温では延性から脆性への遷移を起こします。この現象は、第二次世界大戦中のリバティ船のように、壊滅的な破壊を引き起こしたことがあります。

UNESCO Nomenclature: 3322
材料科学

タイプ

材料特性

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • 材料特性を制御するための焼鈍および焼き戻しの冶金学的処理
  • 初期の工学構造物における材料破壊モードの観察
  • 引張試験を標準的な特性評価方法として開発する

アプリケーション

  • 成形を必要とする用途(例:自動車ボディ)に適した材料の選定
  • 構造物の破壊が、壊滅的な(脆性破壊)のではなく、段階的な(延性破壊)ものとなるように設計する。
  • 線引き加工および金属押出加工
  • 低温下での材料性能の評価。低温下では多くの材料が脆くなる。

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連用語:延性、脆性、塑性変形、破壊、伸び、断面積減少、延性破壊、脆性破壊、材料挙動、応力-ひずみ曲線。

歴史的背景

延性と脆性

1788
1834
1850
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1867
1761
1807-01-01
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1860
1870

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

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