物体受外力作用时保持其原来形状和大小的能力,称为刚性。木材具有较高的刚度-密度比,故适用于建筑材料。
材料在破坏之前无明显变形的性质,称为脆性。脆性材料的破坏强度低于正常木材,其破坏面垂直或近于垂直木材纹理,破坏面平整,骤然破坏无预兆。脆性材料的破坏(A)与正常木材的拉伸撕裂破坏(B)面完全不一样,如图。脆性产生的原因不一,树木生长不良、遗传、生长应力、木材的缺陷和腐朽均可导致木材的脆性。脆性木材较正常木材的重量轻,细胞壁物质即纤维素的含量低。通常针叶树材生长轮特别宽,阔叶树材生长轮特别窄的木材,易形成脆性木材。
韧性是木材吸收能量和抵抗反复冲击荷载,或抵抗**过比例极限的短期应力的能力,其单位为kJ/m2。木材的韧性与木材的抗冲击性和抗劈性密切相关,韧性大的木材其抗冲击性和抗劈性也佳,所以木材的韧性可用木材的抗冲击性和抗劈性来表示。韧性木材与脆性木材相反,其破坏面呈纤维状,破坏前多有征兆。
物体受外力作用产生变形,当外力解除后能保持变形后形状的性质,称为塑性。木材不是完全的弹性材料,仅在一定限度内具有弹性。木材之所以具有变形,是由于木材具有塑性的缘故。
木材塑性大小与温度、含水率、树种和树龄有一定的关系。木材是以纤维素、半纤维素、木素等主要成份组成的高分子材料,其性质既具有弹性,也具有热塑性。木素是热塑性物质,全干状态下其热软化点在为127~193℃之间;而在湿润状态下则显着降低到77~128℃之间。半纤维素由于吸着水的存在,其软化点的降低和木素有着相似的情况。骨架物质纤维素,其热的软化点大于232℃,它的结晶性不受水分的影响,但其玻璃态转化点随含水率的增加而降低。可见木材塑性受温度和含水率的影响很大。温度在0℃以上,木材的塑性随含水率的增加而增大,特别是当温度升高和含水率增加的情况下,木材的塑性则更大。
气干状态下,木材塑性变形小,这与木材细胞壁构造有关。木材细胞壁是以纤维素所组成的微纤丝为骨架,它埋在由木素和半纤维素所组成的基体之中。在气干状态下,这种骨架体系对抵抗外力作用非常有效,抗变形能力强。因此在木材顺纹拉伸断裂时几乎不显塑性。但若能给予基体物质可塑性时,如水热处理,微纤丝就很易产生变形,木材的塑性就能显着提高。
木材加工生产中,压缩木、弯曲木和人造板成型加工时就是利用木材的塑性性质,产生变形。不同树种和不同树龄的木材,其塑性多少有点变化。栎木、白蜡木、榆木、水曲柳等木材在水热作用下,可塑性明显增强,特别适合加工弯曲木构件。
微波加热作木材弯曲处理时,基体物质塑化,变形可增加到原弹性变形的30倍,并在压缩侧不出现微细组织的破坏,能产生连续而又平滑的显着变形,保证弯曲质量,这也是木材塑性加工利用中一个很好的例证。