延性材料と脆性材料: 違いと比較

主要な取り組み

1. 延性のある材料は張力下で変形する可能性がありますが、脆性材料は変形できません。
2. 延性は伸長後も形状を保持し、脆性破壊を起こします。
3. 延性は徐々に低下し、突然脆くなります。

延性材料とは何ですか?

延性材料は、破断する前に塑性変形を示す材料として定義されます。 言い換えれば、これらの材料は、荷重が加えられると、破壊することなく大幅な塑性変形を起こすことが知られています。 

荷重に耐えられずに壊れてしまう脆性材料とは異なり、延性材料は、降伏点を超えて加えられた荷重に耐える重要な特性を備えており、細いワイヤやシートに伸ばすことができます。

延性のある材料は、引張試験下で高いエネルギー吸収を示します。 また、延性材料によって示される破壊挙動は、破壊の前にネッキングを受ける傾向があります。 延性材料の例としては、銅 (Cu)、軟鋼、ゴム、アルミニウム (Al)、およびほとんどのプラスチックが挙げられます。 

脆性材料とは何ですか?

脆性材料は、知覚できない塑性変形を示す材料として定義されます。 言い換えれば、これらは負荷がかかると突然またはストレスをかけて破壊する材料です。 

破損する前に大幅な変形を起こす能力がある延性材料とは異なり、脆性材料はそうすることができません。 これは、可塑性を組み込む能力がない材料の原子および微細構造の配置によるものです。 

脆性材料は、引張試験下で低いエネルギー吸収を示します。 また、脆性材料は、大きな変形なしに突然破壊が起こる破壊挙動を宣伝します。 脆性材料の例としては、鋳鉄 (Fe)、石、セラミックス (セメント、ガラス、コンクリートなど)、氷などがあります。 

延性材料と脆性材料の違い

1. 延性材料は、破断する前に塑性変形を示す材料として定義されます。 一方、脆性材料は、知覚できない塑性変形を示す材料として定義されます。
2. 延性材料の場合の伸び率を考慮すると、引張強さで破断する前の伸び率が高くなります。 一方、比較的脆性材料の場合、引張強さにおける破断前の伸び率は小さくなります。
3. 延性のある材料は、引張試験下で高いエネルギー吸収を示します。 同時に、脆性材料は引張試験下で低いエネルギー吸収を示します。
4. 疲労負荷の場合、延性材料はより長い寿命を示します。 一方、脆性材料の場合は寿命が短くなります。
5. 延性材料の例としては、銅 (Cu)、軟鋼、ゴム、アルミニウム (Al)、およびほとんどのプラスチックが挙げられます。 一方、比較的脆い材料の例としては、鋳鉄 (Fe)、石、セラミックス (セメント、ガラス、コンクリートなど)、氷などがあります。
6. 延性材料は、圧延、絞り、鍛造、曲げなどのさまざまな成形操作を受けることができます。一方、脆性材料はいかなる成形操作も行うことができません。 例 – 鋳鉄を引き抜いてワイヤーを作ることはできません。
7. ヤング率について言えば、延性材料の弾性率は低く、脆性材料の場合は弾性率が高くなります。
8. 延性材料によって示される破壊挙動は、破壊の前にネッキングを受ける傾向があります。 同時に、脆性材料は、大きな変形なしに突然破壊が起こる破壊挙動を宣伝します。 

延性材料と脆性材料の比較

比較パラメータ	延性のある材料	脆性材料
定義	破壊する前に塑性変形を示す材料	知覚できない塑性変形を示す材料
伸び率	より高い	低くなる
エネルギー吸収	その他	もっと少なく
疲労荷重	より長い寿命を示します	寿命が短くなります
例	銅、軟鋼、ゴム、アルミニウム、およびほとんどのプラスチック	鋳鉄、石、セラミックス（セメント、ガラス、コンクリートなど）、氷
成形作業	素材に転造、曲げ、鍛造などの加工が可能	素材上では実施できません。 例 – 鋳鉄は線に引き抜くことができません
ヤング率	低弾性率を示します	高い弾性率を示します
破壊挙動	骨折前にネッキングが起こりやすい	骨折は大きな変形を伴わずに突然発生します

参考文献

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142112318301208
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142112309000073

最終更新日 : 03 年 2023 月 XNUMX 日