延性・脆性

建設工事で使用される材料の物理的特性として、延性と脆性は最も重要なものの一つである。材料の延性とは、引張力を受けたときに材料が変形する能力のことである。また、材料が壊れることなく塑性変形に耐える能力とも呼ばれる。脆性は延性の逆で、力を加えてもまず変形せずに破断する性質がある。延性と脆性の違いを理解できていない人が多いので、この記事では、物質の重要な特性であるこの2つの違いを説明することを目的としています。

私たちは日常生活の中で、これらの素材の特性を体感しています。爪がもろいと言うのは、簡単に割れてしまうからです。**特に爪や髪は傷みやすいので、大切な資産である爪や髪の柔軟性を高めるために、さまざまなお手入れをされています。物理学では、5％程度まで伸びたり変形したりする材料を延性材料と呼び、金、銀、銅などが延性材料の例としてあげられる。一方、脆い材料は、何の予告もなく降伏したり、壊れたり、変形したりする。鋳鉄やコンクリートが良い例です。

強靭な素材とは、曲げたり砕いたりできるものと考えることができます。輪ゴムがどれだけ丈夫か見たことがありますか？張力に耐えられずに壊れるまで、長く伸ばせるか？一方、食べているチップやビスケットは、ちょっとした力にも耐えられないので、とてももろいです。したがって、延性のない材料は脆いと言うのが妥当であろう。建設業界では、硬度と強度が同じ2つの材料を選ぶとしたら、延性の高い材料を選んだ方が長持ちするからです。延性は温度の影響を受ける性質である。温度が上がると延性は上がり、下がると延性は下がり、延性から脆性に変化することもある。

また、不純物は材料を脆くすることがある。ですから、脆い材料が不純物を加える必要があるものであれば、より脆くすることができます。ガラスやセラミック素材は、そのほとんどが非常にもろい。そのため、簡単に壊れないように、硬度や強度を高める工夫がされています。破壊は、材料科学や工学の分野において、おそらく最も重要な概念である。外力を加えると材料が粉々に砕ける性質と定義されている。