Comportements à la rupture en essai de traction: (a) fragile, (b) ductile et (c) complètement ductile.

En résistance des matériaux, la ductilité désigne la capacité d'un matériau à se déformer plastiquement sans se rompre. La rupture se fait lorsqu'un défaut (fissure ou cavité), induit par la déformation plastique, devient critique et se propage. La ductilité est donc l'aptitude d'un matériau à résister à cette propagation. S'il y résiste bien, il est dit ductile, sinon il est dit fragile.

L'origine de la ductilité d'un matériau est la mise en mouvement des dislocations dont il est le siège. Cependant, cette mise en mouvement génère d'autres dislocations, ce qui durcit le matériau mais néanmoins le rend plus fragile : c'est le phénomène d'écrouissage. Ainsi, un diamant (qui comporte énormément de dislocations) sera très dur mais très fragile, contrairement à un métal qui sera plus ductile et moins fragile.

La ductilité est une propriété conditionnée par la malléabilité. « La malléabilité est le premier indice de la ductilité ; mais elle ne nous donne néanmoins qu'une notion assez imparfaite du point auquel la ductilité peut s'étendre » (Buffon) .

La ductilité désigne surtout la capacité d'une matière à résister à l'étirement. Par exemple, l'or est le matériau le plus ductile car le fil que l'on obtient par son étirement extrême, sans rupture, est le plus fin de tous les matériaux connus.

Ductilité en géologie

On parle de roche ductile lorsque cette dernière peut être déformée sans « cassure ». Par exemple, les roches à l'origine des plis sont ductiles. Le plomb est connu pour sa ductilité : pour cette raison on l'a utilisé pour fabriquer des conduits de canalisation résistant au gel (pratique interdite depuis 1995 en raison de sa toxicité).

Mesures

Deux principales mesures sont effectuées :

les essais de traction mesurant l'allongement à la rupture et la striction (réduction du diamètre de l'éprouvette au niveau où elle se rompt) ;

l'essai mouton de Charpy mesurant l'énergie dépensée pour casser une éprouvette.

Un matériau est ductile si :

son allongement et sa striction à la rupture sont importants ;

l'énergie dépensée pour le casser est importante.

Inversement un matériau est fragile si :

son allongement et sa striction à la rupture sont faibles ;

l'énergie dépensée pour le casser est faible.

Conditions

La ductilité dépend de la température, de la pression et de la vitesse de déformation :

Quand la température augmente, le seuil de plasticité diminue ;

Quand la pression augmente, le seuil de rupture augmente ;

Quand la vitesse de déformation augmente, le seuil de rupture diminue.

En effet les mécanismes impliqués lors des essais dépendent de ces paramètres :

la mobilité des dislocations ;

la restauration et la recristallisation dynamique ;

la diffusion et le fluage.

Particularités

Pour les matériaux cristallins, la ductilité intrinsèque (c'est-à-dire liée au matériau et non pas aux conditions de déformation) est déterminée par :

le nombre de systèmes de glissement disponibles : en effet, la déformation plastique se fait par glissement de plans cristallographiques denses selon des directions denses, certaines structures en possèdent plus que d'autres ; cela explique la ductilité des cristaux ayant une symétrie cubique à faces centrées (cfc) comme l'or, le plomb ou l'aluminium ; par ailleurs, dans le cas des alliages ordonnés (oxydes, intermétalliques…), certains modes de déformation sont bloqués (nécessité de respecter l'alternance chimique à tout moment) ;

la pureté : les atomes étrangers (interstitiels ou en substitution) viennent épingler les dislocations et gênent leur mouvement ;

l'unicité de la phase : s'il y a des précipités, on a un durcissement structural (les précipités bloquent les dislocations) ;

la taille des cristallites : les joints de grain bloquent les dislocations, plus les cristallites sont petits, plus il y a de joints de grain (cf. loi de Hall-Petch, la limite élastique est proportionnelle à l'inverse de la racine carrée du diamètre moyen des cristallites).

拉伸试验后AlMgSi合金，产生中等延性的杯锥状破裂面

拉伸试验后的铸铁，典型的脆性破裂.

延展性（ductility and malleability），是物质的一种机械性质，表示材料在受力而产生破裂（fracture）之前，其塑性变形的能力。延展性是由延性、展性两个概念相近的机械性质合称。常见金属及许多合金均有延展性。

在材料科学中，延性（Ductility）是材料受到拉伸应力（tensile stress）变形时，特别被注目的材料能力。延性它主要表现在材料被拉伸成线条状时。展性（Malleability）是另外一个较相似的概念，但它表示为材料受到压缩应力（compressive stress）变形，而不破裂的能力。展性主要表现在材料受到锻造或轧制成薄板时。延性和展性两者间并不总是相关，如黄金具有良好的延性和展性，但铅仅仅有良好的展性而已。然而，通常上因这两个性质概念相近，常被称为延展性。

各科学领域上

地质学 在地球科学中，脆韧转换带（brittle-ductile transition zone）是一个地层带，在大陆地壳约15公里（9英里）深，在冰川下的脆性-延性转换带则约在30米（100英尺）深，在这转换带岩石的韧性减弱且倾向延性变形。然而，在就算在转换带之上，延性变形依然有机会发生，在转换带之下，物质也有可能发生韧性变形。这转换带的产生是因随深度越深，压力越大，韧性减弱，另一方面随着温度提高，使延性变强。 而转换带就产生在延性超过韧性之时。 材料科学 因为黄金高延展性的关系，可制造金箔状的叶片 延展性在金属加工特别重要，当材料在受压状态下，若是产生裂缝或断裂是不能运用在金属成形如锻造、辊轧（rolling）、抽制（drawing）等过程中的，展性材料能运用于冲压和压制，然而脆性材料和塑胶则只能用铸造或射出成形的方式加工。 一般而言，以金属键键结为主的金属材质通常认为是延展性物质，材料之所以产生高延展性，是因为金属键外层价电子并没有被束缚，且原子间共用游走于空价轨域的电子云，这些自由电子允许金属原子可以彼此间透过滑移通过，而不会像其他材料会产生的强排斥力，造成破裂。 延性可透过破裂应变量化，在这破裂应变是指历经单轴拉伸试验时的工程应变。另外还有另一种普遍的测量法，即算发生破裂时的面积收缩百分比.。 以下列出有延展性相当良好的金属：金、银、铂、铁、镍、铜、铝、锌和锡.。然而，钢铁的延性视合金的成分而定，碳含量越高延性下降。另外，许多塑胶材料和非晶形固体，如培乐多（Play-Doh）等，具有展性。 延脆转移温度 在拉伸试验后，不同金属材料产生不同的破断面. (a)脆性破裂 (b)中等延性破裂 (c)高延性破裂 金属的延脆转移温度（DBTT），又称「无延性温度」（NDT）或称「脆性转变温度」，是当金属温度下降至某一点时，其性质延性转变成脆性时的温度。通常此温度确定需通过冲击破裂试验，但测量设置上没有一套明确的标准。测验时当到达某一点，可承受的耐破裂能量将会低于假设的某一值（通常钢铁传统上设置是40J），即延脆转移温度。延脆转移温度相当重要，因为一旦金属材料低于延脆转移温度时，若遭受到很大的冲击，将会倾向产生巨大碎裂，而不会弯曲或变形。举一个例子，锌合金3（zamak 3）在室温下有良好延性，但在零度以下的环境时，在冲击下它会很容易碎裂。因此当物体若会受到工程应力，考虑选择合适的金属材料时，延脆转移温度相当重要。另外，较相似的案例是玻璃转换温度，它发生在玻璃和高分子上，但它的机构是否为非晶形材料而有所不同。 然而，有些金属的延脆转移并不会很明显，如体心立方（BCC）晶体结构的金属它的转移就比面心立方（FCC）晶体结构的还来得明显。延脆转移温度也受到外界因素影响，如中子辐射会造成内部结晶缺陷（lattice defect），使延性下降，延脆转移温度提高。 延性破裂 当延性材料发生破裂时，称为延性破裂（ductile fracture）。当金属受到一作用应力，它可能是张力、应力、剪力或扭力，试品一开始将会产生塑性变形，然而随着试品延性程度不同而有不同的断裂面。在高延性试品中，试品会产生塑性变形，直到颈缩至断裂。而中等延性试品形变至中等颈缩时，接着颈缩部位的中心截面会产生小孔穴，或产生微小空孔。当继续受力变形，这些截面的小空孔会逐渐扩大，合并成一道裂缝，最后靠外部的裂缝会与轴方向呈45°剪力破坏，使破断面呈杯锥状破裂。 延性破裂对材料而言较有利，因为发生脆性破裂时，几乎没有预警之下就发生断裂，且脆性材料产生裂痕后，就算不在增加作用应力，裂痕仍可自发扩大。然而，当延性材料产生裂痕，除非继续增加作用应力，不然裂痕是不会再扩大，且延性破裂前会产生大量形变，可提供破裂即将来临的警讯，以利采取预防措施。