機械材料の力学的性質
エンジニアリング製品またはアプリケーションの材料を最終的に決定するには、その材料の機械的特性を理解することが重要です。材料の機械的特性とは、材料の機械的な強度と適切な形状に成形される能力に影響を与える特性のことです。材料の典型的な機械的特性には以下のものがあります：
強度
靭性
硬度
硬化性
脆性
鍛造性
延性
クリープとスリップ
弾性
疲労
強度
これは、外部からの力や負荷がある場合に材料の変形または破壊を防ぐ材料の特性です。エンジニアリング製品に使用する材料は、異なる機械的な力や負荷下で作動できる適切な機械的強度を持つ必要があります。
靭性
これは、材料がエネルギーを吸収して塑性変形する能力であり、割れることなく外部の力によって塑性変形します。その数値は、単位体積あたりのエネルギー量によって決定されます。その単位はJ/m3です。材料の靭性の値は、材料の応力-ひずみ特性によって決定できます。良い靭性のために、材料は強度と延性の両方を持たなければなりません。
例えば：脆い材料は、高い強度を持っていますが、延性が限られているため十分な靭性はありません。逆に、高い延性を持っていますが、低い強度の材料も十分な靭性はありません。したがって、靭性を持つためには、材料は高い応力とひずみの両方に耐えられる能力を持つ必要があります。
硬度
これは、外部の応力による永久的な形状変化に抵抗する材料の能力です。硬度の測定方法には、スクラッチ硬度、インデンテーション硬度、リバウンド硬度があります。
スクラッチ硬度
スクラッチ硬度は、外部の力により表面層にスクラッチを反対する材料の能力です。インデンテーション硬度
これは、外部の硬くて鋭い物体による打撃に対する凹みに抵抗する材料の能力です。リバウンド硬度
リバウンド硬度は動的硬度とも呼ばれます。これは、ダイヤモンドチップ付きハンマーを固定された高さから材料に落としたときに「バウンド」の高さによって決定されます。
硬化性
これは、熱処理加工によって材料が硬化する能力です。これは、材料が硬化する深さによって決定されます。SI単位の硬化性はメートル（長さと同様）です。材料の硬化性は、材料の溶接性と反比例します。
脆性
材料の脆性は、力や負荷が加えられたときにどれだけ簡単に割れるかを示します。脆い材料にストレスが加わると、非常に少ないエネルギーを吸収し、大きなひずみなしに割れます。脆性は材料の延性の反対です。材料の脆性は温度に依存します。常温では延性のある一部の金属が低温では脆くなります。
鍛造性
鍛造性は、固体材料が圧縮応力下でどれだけ容易に変形するかを示す特性です。鍛造性は、材料がハンマーやローリングによって薄いシートに形成される能力によってしばしば分類されます。この機械的特性は、材料の塑性の側面です。材料の鍛造性は温度に依存します。温度が上昇すると、材料の鍛造性は増加します。
延性
延性は、固体材料が引張り応力下でどれだけ容易に変形するかを示す特性です。延性は、材料が引き伸ばされてワイヤーに形成される能力によってしばしば分類されます。この機械的特性もまた、材料の塑性の側面であり、温度に依存します。温度が上昇すると、材料の延性は増加します。
クリープとスリップ
クリープは、材料が外部の機械的応力の影響下でゆっくりと移動し、永久的に変形する傾向を示す材料の特性です。これは、降伏限界内の大きな外部の機械的応力に長時間さらされることで生じます。クリープは、長時間高温にさらされる材料で特に深刻です。材料のスリップは、原子密度が高い平面です。
弾性
弾性は、材料が応力を加えて弾性変形させたときにエネルギーを吸収し、応力を除去するとエネルギーを放出する能力です。証明弾性は、永久変形なしに吸収できる最大エネルギーとして定義されます。弾性係数は、永久変形なしに単位体積あたりに吸収できる最大エネルギーとして定義されます。これは、応力-ひずみ曲線をゼロから弾性限界まで積分することによって決定できます。その単位はJ/m3です。
疲労
疲労は、材料に繰り返し負荷が加えられることによって生じる材料の弱化です。材料が周期的な負荷にさらされ、その負荷が一定の閾値を超えるが、材料の強度（引張強度極限または降伏応力極限）よりもはるかに低い場合、微細な亀裂が粒界や界面で形成し始めます。最終的に亀裂が臨界サイズに達すると、突然亀裂が進行し、構造が割れます。構造の形状は疲労に大きく影響します。四角い穴や鋭い角は、疲労亀裂が発生する場所で応力を高めます。
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