Når der påføres mekanisk belastning på et fast objekt, vil det afhænge af det faste stofs struktur, om det deformeres i forskellige former uden at gå i stykker eller ej. Materialer, der let deformeres uden at gå i stykker, når de sættes under mekanisk tryk, anses for at være formbare. Materialer, der let deformeres, når de udsættes for trækspænding, betragtes som duktile.
Definition af formbar
Ordet formbar kommer fra middelalderens latin malleabilis, som selv kom fra det originale latin malleare, der betyder "at hamre."
Smidbare materialer kan let deformeres uden at bryde under mekanisk tryk eller "kompressionsspænding". Da disse materialer ikke går i stykker, mens de deformeres, kan de tvinges i forskellige former eller tynde ark. Dette kan gøres ved at hamre, trykke eller rulle.
Et almindeligt eksempel på et formbart materiale er guld, som ofte komprimeres til guldblad til brug i kunst, arkitektur, smykker og endda mad. Andre formbare metaller inkluderer jern, kobber, aluminium, sølv og bly samt overgangsmetalzink ved visse temperaturer. Mange materialer, der er meget formbare, er også meget duktile; bly er en undtagelse med lav duktilitet og høj smidbarhed.
Definition af duktil
Nært beslægtet med begrebet formbarhed er duktilitet. Mens smidbarhed har at gøre med kompressionsspænding eller mekanisk tryk, vedrører duktilitet trækspænding eller mekanisk strækning.
"Duktil" stammer fra det latinske ord ductilis, hvilket betyder "der kan føres eller tegnes."
Noget, der er duktilt, kan ofte strækkes eller trækkes ud i en tynd ledning. Duktilt kobber er et godt eksempel på både smidbarhed og duktilitet, idet det er i stand til at blive presset og rullet i ark såvel som strakt i ledninger.
Metaller blandes ofte som legeringer for at forbedre deres fysiske egenskaber. Stål med høj trækstyrke er et eksempel på en legering, der har højere duktilitet end nogen af dets metaller, og det bruges ofte i fly, biler og andre tekniske applikationer.
Hvordan metaller deformeres
Lag af ioner i et metal kan bevæge sig og glide over hinanden uden at bryde deres metalbindinger; dette er hvad der gør det muligt for et metal at bøje eller strække sig uden at gå i stykker. Imidlertid har nogle hårdere metaller ikke klare lag og har i stedet en krystalstruktur med mindre komponenter af atomer.
Disse enheder klumper af atomer, kaldet kornhar grænser mellem dem kaldet korngrænser. Jo flere korngrænser pr. Volumen enhed et metal har, jo mindre smidighed eller duktilitet har det. Metallet vil i stedet være mere skørt og har tendens til at bryde langs disse korngrænser.
Materialer er mere formbare og mere duktile, når de har forskydninger eller mangler ioner i lagstrukturen. Disse defekter kan bevæge sig gennem metalets krystalstruktur, når det deformeres, hvilket øger dets evne til at deformere uden at bryde.
Når de fleste metaller opvarmes, bliver deres korn større. Atomer er derefter i en mere regelmæssig struktur og kan lettere glide over hinanden uden at bryde deres bånd. Dette gør det muligt for metallerne at blive lettere deformeret. "Koldbearbejdning" gør det modsatte: Deformering af metallet, når det er koldt, skaber flere korngrænser, hvilket gør metallet stift og sprødt.
Interessant nok viser nogle metaller også elasticitet. Når der lægges en meget lille belastning på et metal, atomerne Start at rulle over hinanden. Men så når stresset frigøres, ruller atomerne tilbage til deres oprindelige positioner. Større mængder stress ændrer atomernes position permanent.