硬度とタフネスの違い

硬度」と「靭性」、この2つの言葉は辞書によれば同義語ですが、材料科学の研究においては、両者の間に重要な違いがあります。一般に固体材料は、かかる力によって、弾性変化、塑性変化、分率の3種類の変化を示す。固体材料では、硬度と靭性の値は、弾性率、塑性率、分率に依存する。硬度と靭性の大きな違いは、この2つの性質が逆相関の関係にあることです。ある固体材料について、硬度が高くなると靭性が低下する。硬度とは、材料の永久変形に対する抵抗力を示す指標である。靭性とは、固体材料が破断するまでにどの程度の変形が可能かを示す指標である。したがって、硬度と靭性は逆相関の関係にあると言えます。ある固体の場合、靭性が低くなると硬度が高くなる。

硬度は何ですか？

硬度とは、材料が塑性変形に抵抗する能力のことである。この特性は、材料の強度、すなわち、引っかき傷、摩耗、へこみ、貫入に対する材料の抵抗力に密接に関係している。一般的な硬質材料は、セラミック、コンクリート、一部の金属などである。

ダイヤモンドは、地球上で最も硬い天然素材です。

タフネスは何ですか？

靭性とは、材料が破壊するまでにどれだけの変形に耐えられるかを示す尺度である。つまり、塑性変形や弾性変形に耐える能力である。この材料品質は、構造部品や機械部品が衝撃や振動に耐えるために重要である。延性材料の例としては、マンガン、調理された鉄、軟鋼などがある。例えば、軟鋼とガラスに急激な荷重を加えた場合、鋼材の方がガラスよりも破壊するまでに吸収するエネルギーが大きくなります。そのため、軟鋼素材はガラス素材よりもはるかに丈夫だと言われています。

マンガン

硬度とタフネスの違い

硬度・靭性の定義

硬度：固体材料に圧力を加えたときの永久的な形状の変化に対する抵抗力を測定するパラメータです。硬い材料は通常、強い分子間力を持っています。その結果、外力に対して永久に形状を変えることなく耐えることができる。

力の影響を受けた固体物質の複雑な挙動を理解するために、硬さの測定方法として、引っかき硬さ、圧痕硬さ、反発硬さなどがある。

靭性：材料科学や冶金学において、材料が破断せずに塑性変形するためのエネルギーを吸収する能力として説明される。また、塑性変形に強く、力が加わると破裂することも考慮されている。材料が破裂せずに吸収する単位体積あたりのエネルギー量と定義されることもある。

国際単位系＝ジュール毎立方メートル(J m-3)

硬さ・靭性の特性と例

硬さ：硬い素材は柔らかい素材に傷をつけることができる。硬度は、延性、弾性剛性、塑性、歪み、強度、靭性、粘性など、他の材料特性に依存する。ダイヤモンドは、地球上で最も硬い天然素材です。硬質材料の例としては、他にセラミック、コンクリート、一部の金属などがある。

強靭性：強靭な材料は、大きなエネルギーを吸収しても壊れないため、強度と延性のバランスが必要である。脆い材料は靭性値が低い。マンガンや調理された鉄、軟鋼の素材は丈夫な素材と言われています。

硬さ・靭性試験

硬度：主に「引っかき硬度」「圧痕硬度」「反発硬度」の3種類の硬度値で測定されます。