材料強度

私たちの身の回りでは、物が壊れる現象を日々目にします。落としたガラスのコップが割れたり、紙を引っ張って破ったり。これらは全く違う現象のように見えますが、材料の性質から見ると、「延性破壊」と「脆性破壊」の二つに大きく分けられます。 延性破壊とは、材料に力を加えた時に、ある程度変形した後に破壊する現象を指します。例えば、ガムをゆっくり引っ張ると、最初は伸びていき、最終的にちぎれます。金属も同様で、叩いて薄く延ばしたり、曲げたりすることができます。これは金属内部の構造に由来します。金属は規則正しく原子が並んだ構造をしていますが、力を加えられると、この原子の並び方がずれていき、変形します。この変形は、ある程度の大きさになるまで耐えることができ、限界を超えると破壊に至ります。 一方、脆性破壊は、材料に力を加えた時に、ほとんど変形せずに破壊する現象です。ガラスやセラミックスなどが代表例です。これらの材料は、原子間の結合力が強く、金属のように原子の並び方がずれて変形することが苦手です。そのため、わずかな変形も許容できず、限界を超えると一気に破壊されます。 このように、破壊現象は、材料の内部構造や結合の仕方に大きく影響されます。延性破壊と脆性破壊の違いを理解することは、材料の特性を理解し、適切な材料を選択する上で非常に重要です。