機械性質
韌性(toughness)
韌性是材料在斷裂前能吞下多少能量——它承受撞擊或過載而不碎裂的能力。韌性好的材料,你可以摔它、撞凹它、過載它,它會變形而非啪地折斷。日常世界裡韌性的英雄大概像車身鋼板;脆弱的對立面是玻璃,它在靜態拉伸下很強,但在飛散開來之前幾乎吸收不了能量。
在應力應變曲線上,韌性是曲線底下「整片」的面積,一路到斷裂——它同時計入材料能承受的應力「以及」承受時拉伸了多遠。這就是為什麼韌性同時需要「強度與延性」:又強又脆的陶瓷有一條又高又瘦、面積很小的曲線,又軟又韌的金屬有一條又低又寬的曲線,而像優質結構鋼這種韌性材料兩者兼具——相當強又相當能拉伸,給出很大的面積。粗略地說,韌性像是強度乘以延性。
實務上韌性常以衝擊試驗(Charpy 或 Izod)量測,用擺錘敲碎帶缺口的試棒並記錄吸收的能量。這與斷裂韌性是不同的量,後者衡量的是對裂縫擴展的抵抗。最關鍵、要誠實面對的訊息是:強度、剛度與韌性是三種「不同」的性質。把鋼弄得更硬更強,往往會讓它「更不」韌,而低溫或帶缺口的情況能把平常很韌的鋼變脆——這是從在寒冷海域斷裂的船舶身上慘痛學到的教訓。
保險桿鋼與窗玻璃可以有相近的強度,然而鋼會靠潰縮吸收撞擊(高韌性),而曲線下幾乎沒有面積的玻璃卻瞬間碎裂(低韌性)。
韌性是應力應變曲線下的總面積——它同時需要強度與延性。
韌性不等於強度或硬度。很硬很強的鋼可能是脆的(低韌性),而平常很韌的鋼在低溫或帶缺口時會變脆——正是使銲接船舶沉沒的延脆轉換。
又称
另见