延性と展性: 違いと比較

延性とは、引張応力下で変形する材料の能力を指し、銅などの金属で観察される、破断せずに伸び、ワイヤに引き抜くことが可能になります。一方、展性とは、圧縮応力下で材料が変形する能力を指し、金などの金属を叩いて葉の形にするなど、薄いシートに叩いたり丸めたりすることができます。

主要な取り組み

1. 延性とは、材料が引張応力下で壊れずに伸びたり変形したりする能力です。
2. 可鍛性とは、素材をハンマーで叩いたり、丸めたり、プレスしたりしても、壊れることなくさまざまな形にできる能力です。
3. 伸線には柔軟性が不可欠ですが、板金成形には可鍛性が重要です。

延性と可鍛性

展性とは、金属を破損することなくシートに圧縮するなど、応力による金属の形状の変化です。 金属 形は変わりますが、質量と体積は変わりません。 延性では、金属は強度を失うことなく細い線になりますが、断面積は減少します。

延性は、ワイヤに引き抜くことができる金属の特性です。 基本的に、金属は変形する前にどの程度の引張応力に耐えられるでしょうか?

金属の可鍛性とは、金属が壊れずに板状になる能力を意味します。 これは、金属が変形することなく圧縮力に耐える能力を示しています。

比較表

機能	延性	順応性
定義	材料が変形する能力 引張応力 (ストレッチ)壊れずに	材料が変形する能力 圧縮応力 壊れずに（平らに）
応力タイプ	引っ張る（伸ばす）	押す（圧縮する）
結果	細いワイヤーに引き抜くことができます	薄いシートに打ち込むことができます
例	銅、金、銀、鉄	金、銀、アルミニウム、鉛

延性とは何ですか？

延性は、引張応力を受けたときに破断または破壊が発生する前に、材料が大幅な塑性変形を受ける能力を表す機械的特性です。これは、材料が破損することなくどの程度引き伸ばされるか、または伸長できるかを決定するため、特に材料工学において重要な特性です。

メカニズム

顕微鏡レベルでは、延性は材料の結晶格子構造内の転位の移動に起因すると考えられます。応力が加わると、転位が移動して再配置され、原子が互いにすり抜けて、材料が即座に破損することなく変形することが可能になります。この原子の連続的な再配置により材料が伸び、ネックや局所的な薄化領域が形成され、最終的には延性破壊につながります。

重要性と応用

延性は、さまざまな工学用途、特に建設、自動車、航空宇宙などの産業において非常に望ましいものです。高い延性を備えた材料は大きな変形に耐えることができるため、成形、機械加工、溶接などのプロセスに適しています。たとえば、銅、アルミニウム、鋼などの金属は延性があるため、構造コンポーネントや製造に広く使用されており、構造の完全性を損なうことなくさまざまな形状に成形できます。

試験と測定

延性は通常、試験片が破断するまで徐々に増加する引張力にさらされる引張試験などの標準化された試験を通じて評価されます。破断前の断面積の伸びと減少の量は、伸び率や断面積の減少率などの他のパラメータとともに測定され、材料の延性を定量化します。これらのテスト結果は、エンジニアに材料の選択と設計の検討に重要なデータを提供します。

可鍛性とは何ですか？

展性は、圧縮応力下で材料が変形する能力を特徴づける機械的特性であり、破裂や亀裂を生じることなく薄いシートやその他の形状に成形することができます。延性と同様に、展性も材料科学および工学における重要な特性であり、さまざまな材料の製造プロセスや用途に影響を与えます。

メカニズム

材料の展性は、その結晶構造と結合特性から生じます。圧縮力を受けると、材料内の原子は結合を破壊することなく相互に滑り、材料が塑性変形する可能性があります。この塑性変形は、加えられた応力に適応するために結晶格子構造が再配置される滑りや双晶などのメカニズムを通じて発生します。その結果、材料は破損することなく、所望の形状に成形または形成することができます。

重要性と応用

展性は、多くの産業用途、特に金属を薄いシートや複雑な形状に成形する能力が不可欠な金属加工において重要な役割を果たします。高い展性を示す材料は、コイン、宝飾品、箔、電子機器やパッケージング用の部品など、さまざまな製品の製造に利用されています。たとえば、金、銀、アルミニウムはその並外れた展性で知られており、複雑な成形や成形プロセスを必要とする業界で非常に人気があります。

試験と測定

材料の展性を測定するには、ハンマーで叩いたり転がしたりするなどの実践的なテストが必要です。打撃試験では、材料をハンマーで繰り返し叩いて、ひび割れや破損が発生せずに変形に耐えられるかどうかを観察します。ローリングテストでは、材料をローラーに通して徐々に厚さを減らし、薄いシートに成形する能力を評価します。

延性と可鍛性の主な違い

• 変形タイプ
  • 延性には、引張応力下で材料が変形する能力が含まれ、破損することなく伸びたり伸びたりすることができます。
  • 展性とは、圧縮応力下で材料が変形し、薄いシートやその他の形状に成形または形成できる能力を指します。
• 応力方向
  • 延性は主に、材料が引き離す力を受ける引張応力を扱います。
  • 展性は圧縮応力に焦点を当てており、材料はそれを押したり押し込んだりする力にさらされます。
• アプリケーション
  • 延性材料は、ワイヤー、ケーブル、構造部品など、伸長や伸縮が必要な用途に使用されます。
  • 可鍛性材料は、金属加工、コイン鋳造、宝飾品の製造など、成形または成形プロセスを伴う用途で広く使用されています。
• 試験方法
  • 延性は引張試験によって評価され、破断前の伸びや断面積の減少などのパラメータが測定されます。
  • 展性は、圧縮力下での変形に耐える材料の能力を判断するために、ハンマーやローリングなどの実践的な試験や、圧縮試験などの実験室試験を通じて評価できます。

参考情報

1. https://www.nature.com/articles/nmat1141
2. https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1207/S15327957PSPR0603_8