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如果用锤子砸钻石,钻石会怎么样?

Kim Alaniz / CC BY

苏睿哲,interdiscipline

钻石只是硬,一般来说,越硬的材料就越脆。

这是材料学中喜闻乐见的低碳钢拉伸试验的应力应变图:

纵坐标为应力,你们就当作力;横坐标为应变,你们就当作变形量。

可以看到到 b 点为止,材料应力应变为直线关系,即弹性变形过程。此时撤去外力,材料可恢复原样。b 点的应力大小称作材料的屈服强度。达到屈服强度之后,纯弹性变形阶段结束。

从 b 到 c 这一段曲折的过程叫做屈服过程,经过这段过程之后,材料开始塑性变形,可以看出随着应变急剧增大,而应力增加并不是很多。到达 d 点时撤去外力,材料只能恢复到 d'.即恢复只弹性变形的部分。

到 e 点达到应力最大值,叫做抗拉强度。

e 点之后,材料发生颈缩,想象一下就是橡皮泥被拉长时中间变细的过程。最后到达 f 点,被拉断,即断裂强度。

可以看出低碳钢经过弹性变形后还经过了很长的塑性变形阶段,变形量达到比较大的值之后再断裂。这种经过塑性变形后再断裂的材料我们称之为塑性材料。

一般来说,强度由应力表征,即纵坐标。而根据经验,屈服强度与硬度正相关。拉伸曲线包裹的面积则表征材料的韧性。所以我们感觉的硬度高,一般可以认为屈服强度高,但并不一定韧性高。比如下图,喜闻乐见的铸铁拉伸实验图:

简单了好多!

看到没?塑性变形?老子是铁,铮铮铁骨,有种拉断我!于是就被拉断了。

经过弹性形变后根本没有什么屈服点和塑性变形,直接干断,断裂点的应力值即断裂强度。这种不发生塑性变形,在弹性变形阶段即断裂的材料叫做脆性材料。

钻石就是这种货色。很硬,即强度很高,但是发生形变时变形量很小。

屈服强度比断裂强度高很多,后果就是,当作用力增大时,还没达到屈服强度,直接断了。根本不给你发生塑性变形吸收能量的机会。

最后举个例子解释下,用钻石做的屏幕,怎么弄都没有划痕,随便摔一下就碎了。这也就是蓝宝石屏幕迟迟未登陆市场的原因之一。太硬了,所以太脆了。

所以锤子砸钻石的后果就是钻石碎,锤子根据与钻石接触面积,作用力强度以及方向的不同产生小坑或者划痕。