延性試験:定義、目的、および実際の応用

延性とは、引張応力を受けたときに破断する前に大きな塑性変形を受ける材料の能力です。エンジニアは標準化されたテストを使用して、この特性を定量化します。これらの試験では、試験片が破断するか、または規定の破壊点に達するまで、徐々に増加する引張力が試験片に加えられます。

この知識は、応力に対する材料の反応が悲惨な影響を及ぼす可能性があるエンジニアリング、製造、建設などの分野では不可欠です。正確な延性試験は、研究開発活動の一部であったり、品質保証指標として機能したり、材料が特定の用途での使用に適しているかどうかを示したりすることができます。この記事では、延性試験を定義し、その目的、用途、手順について説明します。

延性試験とは何ですか?

延性試験は、材料が破損する前に引張応力下でどの程度塑性 (および永久) 変形できるかを定量化するために使用される機械的評価方法です。これは、材料が亀裂または破損する前に耐えることができる最大変形量を確立します。このテストは、応力を引き起こす用途に対する材料の耐久性、有効性、適合性を判断するために不可欠です。

延性試験には長い歴史があり、金属加工者が金、銀、銅などの展性と延性のある金属の特性を発見した古代にまで遡ります。時間が経つにつれ、冶金学が進歩するにつれて、金属の延性を利用するための新しい技術が開発されました。ハンマーで金属を鍛造したり、ダイスを通してワイヤーを引き抜いたりするなど、長く続く技術はこの特性に依存しています。

アメリカの冶金技術者であるキースミリスは、1940 年代のダクタイル鋳鉄の開発で重要な役割を果たしました。第二次世界大戦中、彼は兵器製造に使用する鉄を強化する代替方法を見つける任務を負っていました。ミリス氏と彼のチームは、溶融鉄にマグネシウムを添加すると黒鉛が球状小塊として形成され、延性と靭性が大幅に向上することを発見しました。この発見は鉄産業に革命をもたらし、その後のダクタイル鋳鉄の普及につながりました。

延性試験はどのように行われますか?

延性試験は通常、引張試験機を使用して行われ、材料試験片に塑性変形または破断が生じるまで引張荷重を増加させます。試験片は標準化された円筒形または平らな試験片であることが多く、引張試験機で両端をつかみます。荷重は、試験基準に応じて、試験片が破断するか、指定された伸びまたはひずみの限界に達するまで加えられます。永久変形は、多くの場合、元のゲージ長さのパーセンテージとして表され、材料の延性を定義し、通常、伸び率として報告されます。

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