วิศวกรรมวัสดุ : Material Engineering

วิศวกรรมวัสดุ (Material Engineering) เป็นสาขาที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับวัสดุศาสตร์ โดยเน้นที่การออกแบบวัสดุ, เทคนิคที่ใช้ในกระบวนการปรับปรุงคุณสมบัติของวัสดุ, เทคนิคเชิงวิเคราะห์, ผลได้ผลเสียระหว่างค่าใช้จ่ายกับคุณสมบัติของวัสดุเพื่อใช้ในอุตสาหกรรม, รวมถึงสภาพหรือโอกาสและความรุนแรงที่วัสดุจะสูญเสียคุณสมบัติหรือเกิดความ เสียหายได้

การจำแนกประเภทของวัสดุ
วัสดุที่นำมาใช้ในงานวิศวกรรม งานก่อสร้าง หรืองานอุตสาหกรรม มีมากมายหลายชนิดด้วยกัน จึงมีผู้พยายามที่จะคิดค้นเพื่อจำแนกวัสดุดังกล่าวออกเป็นหมวดหมู่เพื่อให้ง่ายแก่การเรียกใช้และง่ายแก่การจดจำ โดยส่วนใหญ่แล้วจะจำแนกตามคุณลักษณะเฉพาะของวัสดุนั้น ๆ เช่น จำแนกตามความหนาแน่นและน้ำหนักของวัสดุ จำแนกตามแหล่งกำเนิดที่ค้นพบ จำแนกตามลักษณะกรรมวิธีการผลิตหรือจำแนกตามวิธีการนำไปใช้งานของวัสดุนั้น ๆ จึงทำให้มีการจำแนกประเภทของวัสดุออกเป็นหลายแบบ ดังจะยกตัวอย่างต่อไปนี้

วัสดุในงานอุตสาหกรรม(Industrial Material)

กลุ่มโลหะ (metal)
กลุ่มพอลิเมอร์ (polymer)
กลุ่มเซรามิค (ceramic)
กลุ่มเซมิคอนดัคเตอร์ (semiconductor)
กลุ่มคอมโพซิท (composite)

วัสดุในงานวิศวกรรม (Engineering Material)
เราจะจำแนกออกเป็น2กลุ่มใหญ่ๆคือ
1.ประเภทโลหะ(Metallic) ซึ่งแบ่งย่อยเป็น 2ชนิดคือ

1.1โลหะที่เป็นเหล็ก(Ferrous Metal)ได้แก่ เหล็กกล้า(Steel)เหล็กหล่อ(CastIron)เหล็กบริสุทธิ์(wroughtIron) หรือโลหะอื่นที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลัก(Iron BaseMetal)เช่นเหล็กกล้าผสม(Alloy Steel)เหล็กไร้สนิม (StainlessSteel)หรือเหล็กกล้าคาร์บอน(Carbon Steel)เป็นต้น
1.2โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก(NonFerrousMetal)คือโลหะที่ไม่มีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบเช่น ตะกั่ว(Lead)ทองแดง(Copper) สังกะสี(Zinc) ดีบุก(Tin)อลูมิเนียม(Aluminium)แมกนีเซียม(Magnesium)และโลหะผสมของโลหะ เหล่านี้ เช่น ทองเหลือง (Brass) บรอนซ์ (Bronze)

2.ประเภทอโลหะ(Non-Metallic)ซึ่งแบ่งออกเป็น 2ชนิดคือ

2.1 อินทรีย์สาร(Organic)เป็นวัสดุที่ได้มาจากผลผลิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายเช่นต้นไม้ พืช สัตว์ เป็นต้น
2.2 อนินทรีย์สาร(Inorganic)เป็นวัสดุที่ได้มาจากสิ่งไม่มีชีวิตโดยส่วนใหญ่จะเป็นจำพวกหิน ดิน ทราย และแร่ธาตุต่าง ๆ

วัสดุก่อสร้าง(Construction Material)
ที่ใช้ในโครงการก่อสร้างต่าง ๆ สามารถจำแนกตามลักษณะกรรมวิธีการผลิตออกได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือ วัสดุที่ได้จากแหล่งกำนิดตามธรรมชาติ และวัสดุที่ผลิตจากโรงงาน
1.วัสดุที่ได้จากแหล่งกำนิดตามธรรมชาติยังสามารถแบ่งย่อยออกเป็น 2 ชนิดด้วยกันคือ

1.1วัสดุธรรมชาติที่สามารถนำไปใช้ได้เลย วัสดุประเภทนี้เมื่อนำมาจากแหล่งผลิตก็จะสามารถใชประโยชน์ได้ทันทีหรืออาจจะมีการคัดแยกและทำความสะอาดบางเล็กน้อย เช่น ทราย ดินลูกรังหรือดินถมต่าง ๆ
1.2วัสดุธรรมชาติที่ต้องผ่านกระบวนการผลิตก่อน วัสดุประเภทนี้ที่ต้องผ่านกระบวนการผลิตหรือแปรรูปก่อนนำไปใช้งานส่วนใหญ่จะเป็นลักษณะการปรับปรุงแก้ไข้และเปลี่ยนแปลงขนาดของวัสดุนั้นๆ เช่น หินย่อย กรวด และไม้

2.วัสดุที่ผลิตจากโรงงานยังสามารถแบ่งย่อยออกเป็น 2 ชนิดด้วยกันคือ

2.1วัสดุที่ผลิตจากโรงงานแต่เปลี่ยนแปลงลักษณะและคุณสมบัติเดิมเมื่อนำมาใช้งานซึ่งไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีกหรือไม่คุ้มทุนหากจะนำกลับมาใช้ใหม่ เช่น สี ปูนซีเมนต์ อิฐ และเหล็กเส้นเสริมคอนกรีตเป็นต้น
2.2วัสดุที่ผลิตจากโรงงานแต่ไม่เปลี่ยนแปลงลักษณะและคุณสมบัติเดิมเมื่อ มาใช้งานซึ่งสามารถรือถอนนำกลับมาใช้ใหม่ได้หากต้องการส่วนใหญ่จะวัสดุจำพวก อุปกรณ์ไฟฟ้า ประปา วัสดุตกแต่ง หรือวัสดุสำเร็จรูปบางชนิด เช่น ประตู หน้าต่าง และเครื่องสุขภัณฑ์

วิชาวัสดุศาสตร์เป็นส่วนหนึ่งที่ช่วยพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบันเพราะเนื้อหาของวิชาวัสดุศาสตร์ส่วนใหญ่นั้นจะกล่าวถึงแหล่งที่มา กระบวนการผลิต คุณสมบัติ การใช้งานและวิธีการทดสอบของวัสดุทั้งหมด

แหล่งที่มา(Occurrence)
ตัวแปรสำคัญที่จะทำให้คุณภาพและราคาของวัสดุนั้นเลวลงหรือดีขึ้น ถูกลงหรือแพงขึ้น เพราะหากมีการผลิตวัสดุดังกล่าวใกล้กับแหล่งกำเนิดย่อมทำให้ราคาของวัสดุที่ ถูกกว่าที่ที่มีการผลิตวัสดุไกลแหล่งกำเนิด ในลักษณะเดียวกันหากวัสดุที่ผลิตได้มาจากแหล่งกำเนิดที่มีคุณภาพดีก็ย่อม เป็นตัวบ่งชี้ได้ว่าวัสดุที่นำมาใช้งานจะมีคุณสมบัติในเบื้องต้นดีไปด้วย หากไม่มีตัวแปรอื่นมาทำให้คุณภาพของวัสดุเปลี่ยนแปลง

รูปแผนภูมิที่มาของวัสดุ

แหล่งที่มาของวัสดุเราจะแบ่งออกได้เป็น 2 แหล่งใหญ่ ๆ คือ แหล่งวัสดุจากทรัพยากรตามธรรมชาติ(Natural resources) และแหล่งวัสดุจากการใช้ของหมุนเวียน (Scraps recycle) ซึ่งกรรมวิธีการผลิตและแปรรูปอาจจะเหมือนกันหรือแตกต่างกันแล้วแต่คุณสมบัติของวัสดุนั้น ๆ วัสดุที่เป็นโลหะส่วนใหญ่มักจะมีกรรมวิธีการผลิตและการแปรรูปจากแหล่งที่มาทั้งสองแห่งเหมือนกัน บางครั้งอาจจะผลิตและแปรรูปร่วมกันได้ เช่น การถลุงเหล็กดิบและเศษเหล็กร่วมกันเป็นต้น

กระบวนการผลิต(Manufacture)
ผลิตวัสดุให้มีคุณสมบัติตรงตามลักษณะงานที่จะนำไปใช้และมีจำนวนเพียงพอกับ ความต้องการของผู้ใช้ในหรือเป็นวัตถุดิบเบื้องต้นในอุตสาหกรรมการผลิตประเภท นั้น ๆ เช่น การถลุงเหล็ก การขนส่ง การทำเหมืองแร่หรือการขุดเจาะน้ำมันเป็นต้น

คุณสมบัติ(Properties)
โดยทั่วไปสามารถแยกออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ ได้ คือ คุณสมบัติทางเคมี (Chemical Properties) และคุณสมบัติทางฟิสิกส์ (Physical Properties) เราจะเลือกเอาคุณสมบัติที่เด่นของวัสดุนั้นไปใช้งานเพื่อให้เกิดความเหมาะสมและเกิดประโยชน์สูงสุด เช่น เหล็ก มีความสามารถในการรับแรงดึงได้สูงกว่าคอนกรีตแต่มีราคาแพงกว่า เราจึงเลือกที่จะนำเหล็กมาใช้เสริมคอนกรีตเพื่อให้รับแรงดึงในคานคอนกรีต เสริมเหล็กและยังเป็นการประหยัดเงินค่าก่อสร้างโครงสร้างอีกด้วย

คุณสมบัติทางเคมี(Chemical Properties) คือคุณสมบัติที่เกี่ยวกับการเกิดปฏิกิริยาเคมีทั่วไป เช่น ความต้านทานต่อการกัดกร่อน (Corrosion Resistance) ความเป็นกรดหรือด่าง (Acidity or Alkalinity) การเกิดสนิม การรวมกับวัสดุอื่น ความต้านทานต่อแบคทีเรียหรือความคงคนต่อความร้อน เป็นต้น
วัสดุที่เกิดขึ้นใหม่หรือวัสดุที่เกิดจากการพัฒนาปรับปรุงวัสดุเก่าให้ดีขึ้นควรจะมีการศึกษาคุณสมบัติทางเคมีของวัสดุไว้อย่างชัดเจน เพราะมีความสำคัญต่อการกระบวนการผลิตอายุในการใช้งานและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก

คุณสมบัติทางฟิสิกส์(Physical Properties)หรือคุณสมบัติทางกายภาพเป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับวัสดุวิศวกรรมเมื่อไม่มีแรงภายนอก(ExternalForce) เข้ามากระทำและไม่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีใด ๆ เช่น มวล ความหนาแน่น ความถ่วงจำเพาะ ความร้อนจำเพาะ สี สีผงละเอียด ความแข็ง และ โครงสร้างแบบผลึก

มวลและน้ำหนัก (Mass and weight)
มวล(Mass)คือ เนื้อของวัสดุซึ่งจะมีค่าคงที่เสมอไม่ว่าจะอยู่ ณ ที่ใด
น้ำหนัก(Weight)คือแรงที่โลกดึงดูดนั้นเมื่อวัตถุอยู่บนโลก(g=9.18m/s2)
W = Mg

ความหนาแน่น(Density)
คือมวลของวัสดุต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร

D = M/V
D = ความหนาแน่น
M = มวล
V = ปริมาตร

ตารางแสดงความหนาแน่นของวัสดุบางชนิด

ความร้อนจำเพาะ(Specific Heat)
ความร้อนเป็นพลังงานอีกรูปแบบหนึ่งที่สามารถถ่ายเทระหว่างระบบกับสิ่งแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่างกันได้ ความจุความร้อนต่อหนึ่งหน่วยมวลของวัสดุ เรียกว่า “ความร้อนจำเพาะ” ปริมาณความร้อนวัดเป็น BTU (British Thermal Unit) ในระบบอังกฤษ กิโลแคลอรี่ในระบบเมตริกและจูลในระบบเอสไอความร้อน 1 กิโลแคลอรี่ คือความร้อนที่ทำให้น้ำ 1 กิโลกรัม มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้น1°Cจาก 14.5°C เป็น 15.5 °C

ตารางแสดงความร้อนจำเพาะของวัสดุบางชนิด

ความถ่วงจำเพาะ(Specific gravity)
คืออัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของวัสดุกับน้ำหนักของสารมาตรฐานที่มีปริมาตรเท่ากัน (สารมาตรฐานที่นิยมใช้กันมากคือ น้ำที่อุณหภูมิ 4 °C ซึ่งจะมีความหนาแน่น 62.5 lbm/ft3 หรือ 1000 kg/m3)

ตารางแสดงความถ่วงจำเพาะของวัสดุบางชนิด

สี(Colour)

เป็นคุณสมบัติที่เด่นชัดประการแรกที่สามารถนำไปช้แบ่งแยกชนิดของวัสดุในขั้นต้นได้ด้วยตาเปล่า แต่ไม่สามารถยึดเป็นหลักเกณฑ์ตายตัวได้เพราะแร่บางชนิดอาจจะมีสีที่ใกล้เคียงกัน บางชนิดมีสีเพียงสีเดียว สองสีหรือไม่มีสีเลย ยิ่งไปกว่านั้นบางชนิดในก้อนเดียวกันยังอาจมีหลายสีได้ด้วย เช่น ด้านหนึ่งมีสีแดงต่อด้วยเขียวฟ้า และเป็นสีดำอีกด้านหนึ่ง
แม้ คุณสมบัติเรื่องสีจะไม่เป็นตัวบ่งชี้หรือกำหนดชนิดของแร่วัสดุได้อย่าง ชัดเจนแต่บางครั้งลักษณะที่เด่นและสะดุดตาของสีที่ใช้ยึดถือได้ก็มีการจัด และแยกแยะไว้ในตารางคุณสมบัติแร่ด้วย

สีผงละเอียด(Streak)

สีผง ละเอียดของแร่มักจะต่างกับสีของตัวแร่เองตรงที่มีการตรวจดูสีผงละเอียดโดยนำ แร่ไปขีดลงบนแผ่นกระเบื้องที่ไม่ได้เคลือบหรือถ้าแร่มีขนาดเป็นเม็ดเล็ก ๆ ก็นำไปบดบี้ลงบนแผ่นกระเบื้องหรือแผ่นขูดสี (Streak Plate) ซึ่งทำเป็นพิเศษเพื่อใช้สำหรับตรวจสีผงของแร่ สังเกตุแล้วลักษณะของผงที่ปรากฏขึ้นบนแผ่นขูดสีเพื่อนำไปแบ่งแยกชนิดของแร่วัสดุ

ตารางแสดงสีผงละเอียดของแร่บางชนิด

ความแข็ง(Hardness)
ความแข็งของแร่หมายถึงความทนทานต่อการถูกขูดขีดของแร่ซึ่งคุณสมบัติในข้อนี้ไม่อาจจะกำหนดความหมายหรือการวัดที่ชัดเจนลงไปได้ แต่จะเป็นการเปรียบเทียบคุณสมบัติความแข็งของแร่กับสเกลความแข็งของมอห์ส Morh’s Scale of hardness ซึ่งมีอยู่ทั้งหมด 10 ระดับโดยเริ่มตั้งแต่แร่ทัลค์ซึ่งอ่อนที่สุดจนเล็บขูดเข้าและลื่นมือ ไปจนกระทั้งถึงเพชรซึ่งแข็งที่สุดตามลำดับดังนี้
ตารางแสดงความแข็งของแร่ตามสเกลความแข็งของมอห์ส

โครงสร้างแบบผลึก(Crystal Structure)
แร่เกือบทุกชนิดเมื่อเย็นตัวลงแล้วจะเกิดการตกผลึก (Crystal) โดยเป็นการรวมตัวกันของอะตอมที่เป็นโครงสร้างภายในอย่างมีระเบียบและรูปแบบที่แน่นอนจนกระทั่งเกิดเป็นโครงสร้างแบบผลึกขึ้นมา
โครงสร้างแบบผลึกจะมีในเฉพาะของแข็งเท่านั้นซึ่งของแข็งจะเป็นโลหะหรืออโลหะก็ได้คำว่าผลึก(Crystal)นั้นนักปรัชญาชาวกรีกเป็นผู้ใช้เรียกเป็นครั้งแรกโดยใช้เรียกแร่ควอทซ์หรือหินเขี้ยวหนุมานซึ่งมีลักษณะเป็นรูป 6 เหลี่ยม
ในการศึกษาเรื่องโครงสร้างของผลึกเพื่อให้เข้าใจและจดจำโดยง่ายเราจึงสมมุติแกนและมุมภายในรูปโครงสร้างของผลึกขึ้นมา 3 แกน (x, y, z), มุม 3 มุม ( a, b, g ) และให้ a, b, c เป็นระยะห่างระหว่างอะตอมในแนวแกน x, y, z เรียกว่า Space Lattice ซึ่งแสดงดังรูป
รูปแสดงหน่วยของเซล(Unit Cell)

คุณสมบัติทางเชิงกล (Mechanical Properties)

คุณสมบัติที่มีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับวัสดุในงานวิศวกรรมมากที่สุดการ ศึกษาเรื่องคุณสมบัติทางเชิงกลกระทำได้โดยการนำชิ้นงานที่ต้องการศึกษาไป ทดสอบด้วยเครื่องทดสอบมาตรฐานแล้วสังเกตุถึงพฤติกรรมของวัสดุชิ้นงานที่ แสดงออกเมื่อมีแรงภายนอก ( External Force) มากระทำ ได้แก่ ความแข็งแรง (Strength) ความแข็ง (Hardness) ความเหนียว (Ductility) ความยืดหยุ่น (Elasticity) ความเปราะ (Brittleness) และความเหนียว (Toughness) ซึ่งเราจำเป็นต้องใช้คุณสมบัติพวกนี้ในการออกแบบหรือเลือกวัสดุนำมาใช้งานได้อย่างเหมาะสม

ความแข็งแรง (Strength)

ความแข็งแรงเป็นคุณสมบัติของวัสดุที่สามารถต้านทานแรงที่มากระทำจากภายนอก (External Force) ที่พยายามจะทำให้รูปร่างและอะตอมต่าง ๆ ที่ประกอบกันขึ้นเป็นโลหะนั้นเปลี่ยนไปอาจจะถูกอัดหรือดึงให้เคลื่อนที่ไปจากตำแหน่งเดิมซึ่งจะทำให้เกิดแรงภายในเนื้อวัสดุ (Internal Force) ที่พยายามต้านแรงจากภายนอกเอาไว้เพื่อให้อะตอมของวัสดุคงรูปอยู่ในตำแหน่งเดิม แรงภายในที่พยายามต้านทางการเปลี่ยนรูปร่าง (Deformation) นี้เราเรียกว่า Stress ซึ่งวัดได้จากแรงต่อ 1 หน่วยพื้นที่ ลักษณะของ Stress ที่เกิดขึ้นจะเป็นไปตามลักษณะของแรงกระทำจากภายนอก ดังนี้

1.ความเค้นแรงดึง (Tensile Stress) คือความเค้นที่เกิดจากแรงดึงซึ่งพยายามจะดึงวัสดุให้แยกขาดออกจากกัน
2.ความเค้นแรงอัด (Comperssive Stress) คือความเค้นที่เกิดจากแรงอัด ซึ่งพยายามจะกดเนื้อวัสดุให้อัดแน่นติดกันหรือสั้นลง
3.ความเค้นแรงเฉือน (Shear Stress) คือความเค้นที่เกิดจากแรงเฉือนซึ่งพยายามจะทำให้เนื้อวัสดุเลื่อนผ่านกันหรือฉีกขาด
4.ความเค้นแรงดัด (Bending Stress) คือความเค้นที่เกิดจากแรงดัดซึ่งพยายามจะทำให้วัสดุโก่งงอ
5.ความเค้นแรงบิด (Torsion Stress) เป็นความแค้นที่เกิดจากแรงบิดซึ่งพยายามจะบิดวัสดุให้ขาดหรือเป็นเกลียว

ความเครียด (Strain)

ความเครียดจะเกิดขึ้น เมื่อมีแรงมากระทำกับวัสดุแล้วทำให้ส่วนใดส่วนหนึ่งของวัสดุเปลี่ยนแปลงขนาด และรูปร่างไปจากเดิมซึ่งแบ่งตามลักษณะของแรงที่มากระทำได้ 3 ลักษณะ คือ

1.ความเครียดแรงดึง (Tensil Strain)
2.ความเครียดแรงอัด (Compressive Strain)
3.ความเครียดแรงเฉือน (Shear Strain)

ความยืดหยุ่น (Elasticity)

คุณสมบัติในการคืน รูปอย่างสมบูรณ์ของวัสดุ เมื่อรับแรงกระทำจากภายนอกแล้วรูปร่างของวัสดุจะเปลี่ยนแปลงไปโดยอะตอมของ วัสดุก็จะเปลี่ยนตำแหน่งจากเดิมไปด้วย แต่ถ้าเอาแรงที่กระทำออกอะตอมของวัสดุก็จะเลื่อนกลับมาอยู่ในตำแหน่งเดิมทำให้วัสดุคงรูปอยู่ได้

ความยืดหยุ่นเหนียว (Plasticity)

คุณสมบัติของวัสดุที่ยอมให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างถาวร เมื่อวัสดุรับแรงกระทำจากภายนอก อะตอมก็จะเคลื่อนที่ไปตามแนวทิศทางของแรงนั้น เมื่อปล่อยแรงออกอะตอมก็จะกลับสู่สภาพเดิม แต่ถ้ามีแรงกระทำมากเกินไปจนกระทั่งอะตอมเคลื่อนที่ไปไกลจนไม่สามารถจะกลับที่เดิมได้ หลังจากปล่อยแรงที่กระทำนั้นออก อะตอมไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมหรือกลับคืนได้เพียงบางส่วนเท่านั้น ทำให้รูปร่างของวัสดุเปลี่ยนแปลงไปอย่างถาร(Permanent Deformation)ความยืดหยุ่นเหนียวเป็นคุณสมบัติที่จำเป็นอย่างมากสำหรับวัสดุที่เป็นโลหะที่จะนำไปใช้งานขึ้นรูปต่าง ๆ เช่น การรีด การตีขึ้นรูป เป็นต้น

ความเหนียว (Ductility)

คุณสมบัติที่วัดความสามารถในการยืดตัวของวัสดุโดยคิดเป็นเปอร์เซนต์ของการยืดตัว (Percentage Elongation)วัสดุชนิดใดมีค่า Percentage Elongation สูงก็แสดงว่าวัสดุชนิดนั้นมีความเหนียวยืดตัวได้ดี ซึ่งเหมาะสำหรับงานดัดโค้งขึ้นรูปหรือสามารถดึงเป็นเส้นลวดได้ดี

ความอ่อน (Malleability)

คุณสมบัติที่วัดความสามารถในการเปลี่ยนรูป(Deform)ของวัสดุเมื่อได้รับแรงกด (Compression) โดยไม่มีการแตกหัวคือวัสดุที่มี ความอ่อน(Malleability)สูงจะสามารถตีหรือรีดออกได้ดีเมื่อสังเกตุให้ดีจะเห็นได้ว่า Ductility และ Malleabilit ต่างก็เป็นคุณสมบัติของวัสดุในด้านความสามารถในการเปลี่ยนแปลงรูป ซึ่ง Ductility เป็นคุณสมบัติที่เกิดขึ้นจากแรงดึงแต่ Malleability เป็นคุณสมบัติที่เกิดจากแรงอัดและคุณสมบัติทั้งสองอย่างเป็นเครื่องวัดว่าวัสดุนั้นมี Plasticity มากน้อยเพียงใด

ความเหนียวหนืด (Toughness)

ความสามารถของวัสดุที่รับแรงกระทำภายนอกได้ โดยไม่หักขาดออกจากกัน สามารถวัดได้จากปริมาณพลังงานที่ได้รับ (Absorb Energy) โดยคำนวณหาได้จากพื้นที่ใต้กราฟระหว่าง Stress-Strain Diagramซึ่งจากพื้นที่ใต้กราฟ Stress-Strain Diagram รูปที่ 3.10(ก)และ 3.10(ข) จะเห็นได้ว่า วัสดุเหนียวมีพื้นที่มากกว่าวัสดุเปราะแสดงว่าวัสดุเหนียวสามารถ Absorb Energy ได้มากกว่า

การใช้งาน(Uses)
วัสดุที่ผลิตใช้ในขั้นต้นจะต้องถูกนำมาแปรรูปเพื่อใช้เป็นไปตามความต้องการของตลาดและผู้บริโภคไม่ว่าจะเป็นรูปร่าง ขนาด ชนิด ประเภท รวมทั้งปรับปรุงคุณสมบัติให้สามารถใช้กับเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ

วิธีทดสอบ(Testing Methods)
เป็น การค้นหาคุณสมบัติต่าง ๆ ของวัสดุที่ใช้งานโดยส่วนใหญ่จะเลือกเอาเฉพาะคุณสมบัติเด่นที่เกี่ยวข้องกับ การใช้งานจริงของวัสดุนั้นเพื่อจะได้เลือกใช้วัสดุอย่างถูกต้องและเหมาะสม ตรงตามวัตถุประสงค์ของานนอกจากนี้วิธีการทดสอบยังเป็นตัวควบคุมปริมาณและ คุณภาพของวัสดุให้เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด
นอกจากวิชาวัสดุศาสตร์นี้ยังได้กล่าวถึงเรื่องโครงสร้างขั้นพื้นฐานภายในของวัสดุ รูปแบบของอะตอม การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัสดุภายใต้สภาวะต่าง ๆ การใช้วัสดุทดแทน ชนิดของวัสดุสำเร็จรูปที่มีอยู่ทั่วไป และการขึ้นรูปของวัสดุโลหะไว้อย่างย่อย ๆ อีกด้วย