弾性変形と塑性変形：プラスチックの勉強資料

「可塑性」について説明するためにまず、物質の変形についての２つの性質 を紹介します。初等力学で力のモーメントのつりあいなどを説明する際によく、 剛体という仮想的性質を持つ物体が使われます。剛体というのは、力をかけて もまったく変形しない固体です。硬い石や鉄など、これに近い性質は持ちます が、完全なる剛体などというものは世の中にありません。どんな固体でも力を 加えればわずかにせよ変形するのです。

力を加えれば変形する。それでわかりやすいのはゴムでしょう。これも初等 力学で理想的なゴムの持つ性質として出てくるのですが、何も力を加えない時 のゴムの長さを基準とすると、それを引っ張る力と、それによって基準と比べ て伸びる長さとは、正比例します。そして引っ張るのをやめると、ゴムはすぐ に縮んで、基準の長さに戻ります。こういう現象を弾性変形といいます。ゴム 以外でほぼ弾性変形としての挙動を示すものには、金属ばねがあります。ばね 式の秤で重さが測れるのは、まさにこの原理に基づいています。

しかしその金属ばねも、巨大な力で引っ張ってコイル状態が失われてしまっ たら、その力を解除したとしても元には戻りません。ゴムも同じで、たとえば 極端に太った人がはいたパンツのゴムは、伸び切って元には戻らなくなります。

このように、大きな力を作用させて元に戻らなくなる変形を、塑性変形とい います。どんな物質でも、与えた力がごく微小であれば起きるのは弾性変形で すし、与えた力が極めて大きければ起きるのは塑性変形です。ゴムというのは 塑性変形に至る力が比較的大きな物質です。プラスチックの持つ可塑性とは、 温度などの適当な条件でですが、逆に小さい力で塑性変形が起きやすい性質の ことなのです。

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