降伏点とは？中学生にもわかる材料の性質ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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岡田康介

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降伏点とは何か

材料に力を加えたとき、元の形に戻る範囲を超えると、降伏点に達したことになります。弾性変形の範囲なら力を抜くと元の形に戻りますが、それを超えると 塑性変形 が始まり、材料は少しずつ形を変え続けます。

弾性変形と塑性変形の違い

少しの力では戻るという性質を 弾性変形 と呼びます。もう少し強い力で押したり引いたりすると、元には戻らず新しい形に変わる 塑性変形 が起こります。降伏点 はこの境界のことです。

降伏点の測り方

降伏点は主に「引張試験」で測定します。材料の端を引っ張る機械を使い、力と変形の関係をグラフにします。通常、直線的に伸びる 弾性領域 の後、グラフが少しずれていく点を降伏点として扱います。

現代の定義では、よく「0.2%オフセット法」という方法で降伏点を決めることが多いです。これは「力をかけて0.2%だけずらしたときに、材料が塑性変形を始める点」を目安にする方法です。

上降伏点と下降伏点

特定の金属では、上降伏点と 下降伏点の2つの値が見えることがあります。最初の高い点を上降伏点、次の低い点を下降伏点と呼びます。鋼のような材料では、この2つの点の間で形の変化が起きやすいことがあります。

材料の違いと要因

降伏点は材料の種類、結晶構造、含まれる不純物、熱処理の有無によって大きく変わります。硬い金属ほど高い降伏点を持ち、柔らかい金属は低い降伏点です。冶金の世界では、この点を設計の重要な指標として使います。

日常生活へのヒント

実生活では、車のボディや建物の鉄骨、工具などの設計に降伏点が関係しています。もし降伏点を大きく超える力が働くと、形が永久に変わってしまい、破損の原因になります。安全を考えると、設計段階で材料の降伏点を超えないようにすることが大切です。

目安となる表

able>材料降伏点の目安（MPa）構造用鋼約 250–500アルミニウム合金約 100–350銅約 70–300チタン合金約 700–1000ble>

この表は参考値です。実際の数値は規格や加工状態で変わります。

学習のポイントまとめ

降伏点は、材料が「元の形に戻る範囲」と「形を変える境界」を示す重要な概念です。中学生でも理解できるよう、弾性変形と 塑性変形 の違い、測定方法、0.2%オフセット法といった用語を押さえておくと、今後の材料の学習に役立ちます。

降伏点の関連サジェスト解説

鉄筋降伏点とは: 鉄筋はコンクリートを強くするために使われる鉄の棒です。鉄筋降伏点とは、この鉄筋が力を受けたときに“元の形に戻ろうとする性質”（弾性）と、それを超えたときに起こる永久変形の境界となる力のことを指します。力を加えると鉄は伸び、抜くと元に戻るかどうかを示すのが弾性域です。しかし降伏点を超えると、少しの変形が永久に残ってしまいます。建物を設計するときは、地震や風などの荷重を想定して、鉄筋にかかる応力がこの降伏点を超えないようにします。そうすることで、鉄筋が大きく伸びすぎてコンクリートが引き裂かれたり、形が崩れたりするのを防ぎます。鉄筋の強さは材料の等級で示され、等級が高いほど降伏点も大きくなる傾向があります。実際の数値は規格や規定により異なりますが、一般的には数百MPa程度の降伏点をもつ鉄筋が使われます。設計時にはこの降伏点とコンクリートの強さを合わせて、建物全体の安全性を計算します。このように「鉄筋降伏点とは」は、コンクリート構造の安全を左右する重要な基礎知識です。

降伏点の同意語

屈服点: 材料が塑性変形を始める点。力を加えたとき、弾性変形から永久変形へ移行する境界となる点で、降伏点とほぼ同義で使われることが多い。
降伏応力: 降伏点に対応する応力の値。引張試験などで、材料が降伏を開始する時の応力のこと。
屈服応力: 降伏応力と同義の表現。材料が降伏を起こす際の応力を指す言葉。
降伏開始点: 応力が増加する中で、初めて塑性変形が始まる点。実務では降伏点と同義で使われることがある。
塑性開始点: 材料が弾性領域から塑性領域へ移行し始める点を指す表現。降伏点の別表現として用いられることがある。

降伏点の対義語・反対語

弾性限界: 材料が完全に弾性的に変形できる限界の応力。ここを超えると元の形状に戻らず塑性変形が始むため、降伏点の直前に位置する境界として対義語的に説明される。
弾性域: 降伏点以前の領域で、外力を取り除けば材料が元の形に戻る弾性変形だけが起こる範囲のこと。降伏点の対となる概念として用いられる。
破断点: 材料が破壊・断裂する点。降伏点の後に到達する最終的な状態を示し、機械的な限界の終点として説明される。
極限強さ（Ultimate Tensile Strength, UTS）: 材料が引張試験中に達する最大応力。降伏点とは別の特性で、降伏点の後に現れるピークとして紹介されることが多い。
完全弾性領域: 材料が完全に弾性的に振る舞い、塑性変形を全く生じさせない領域を指す表現。降伏点の対極として解説されることがある。