Q1:塑性変形と弾性変形の最も簡単な見分け方は何ですか?
A1:外力を完全にゼロにした際、「元の寸法・形状に完全に戻るかどうか」で見分けます。元に戻れば弾性変形、わずかでも変形が残れば塑性変形です。日常の例では、輪ゴムを引っ張って戻すのが弾性変形、針金やアルミホイルを曲げて形を固定させるのが塑性変形です。
Q2:アルミニウムのように降伏点がはっきりしない材料はどうやって判断するのですか?
A2:明確な降伏点(降伏棚)が現れない非鉄金属や高張力鋼では、荷重を取り除いた後に「0.2%の永久ひずみ(残留伸び)」が生じる応力値を「0.2%耐力」と定め、これを実質的な降伏点(塑性変形が本格化する基準値)として工業設計に用います。
Q3:金属を曲げ続けると硬くなるのはなぜですか?
A3:「加工硬化」と呼ばれる現象によるものです。塑性変形が進むと、金属結晶の中で原子のズレの線である「転位」が大量に発生します。転位の密度が高くなりすぎると互いの移動を邪魔し合って動けなくなるため、結果として外力に対してより強い抵抗を示す(=硬く強くなる)ようになります。ただし、硬くなる一方で粘り強さ(伸び)は低下するため、限界を超えると亀裂が入って破断します。