Όταν εφαρμόζεται μηχανική τάση σε ένα στερεό αντικείμενο, εξαρτάται από τη δομή του στερεού εάν παραμορφώνεται σε διάφορα σχήματα χωρίς να σπάει ή όχι. Υλικά που μπορούν εύκολα να παραμορφωθούν χωρίς να σπάσουν όταν τεθούν υπό μηχανική πίεση θεωρούνται εύκαμπτα. Υλικά που παραμορφώνονται εύκολα όταν τίθενται υπό τάση εφελκυσμού θεωρούνται όλκιμα.
Ορισμός του ελατό
Η λέξη malleable προέρχεται από τα μεσαιωνικά λατινικά malleabilis, που προήλθε από τα αρχικά λατινικά malleare, που σημαίνει "στο σφυρί."
Τα εύκαμπτα υλικά μπορούν εύκολα να παραμορφωθούν χωρίς να σπάσουν κάτω από μηχανική πίεση ή «πίεση συμπίεσης». Δεδομένου ότι αυτά τα υλικά δεν σπάνε ενώ παραμορφώνονται, μπορούν να εξαναγκαστούν σε διαφορετικά σχήματα ή λεπτά φύλλα. Αυτό μπορεί να γίνει με σφυρηλάτηση, πάτημα ή κύλιση.
Ένα κοινό παράδειγμα ενός εύπλαστου υλικού είναι χρυσός, το οποίο συχνά συμπιέζεται σε φύλλα χρυσού για χρήση στην τέχνη, την αρχιτεκτονική, τα κοσμήματα και ακόμη και τα τρόφιμα. Άλλα ελαστικά μέταλλα περιλαμβάνουν σίδηρο, χαλκό, αλουμίνιο, ασήμι και μόλυβδο, καθώς και τον μεταλλικό ψευδάργυρο μετάβασης σε ορισμένες θερμοκρασίες. Πολλά υλικά που είναι πολύ ελαστικά είναι επίσης πολύ όλκιμα. Ο μόλυβδος αποτελεί εξαίρεση, με χαμηλή ολκιμότητα και υψηλή ελαστικότητα.
Ορισμός του όλκιμου
Στενά συνδεδεμένη με την έννοια της ελατότητας είναι η ολκιμότητα. Ενώ η ελαστικότητα σχετίζεται με τη συμπίεση ή τη μηχανική πίεση, η ολκιμότητα σχετίζεται με τάση εφελκυσμού ή μηχανικό τέντωμα.
Το "Ductile" προέρχεται από τη λατινική λέξη δακτύλιος, που σημαίνει "που μπορεί να οδηγήσει ή να τραβηχτεί".
Κάτι που είναι όλκιμο (μερικές φορές ονομάζεται επίσης τρακτέρ) μπορεί εύκολα να τεντωθεί ή να τραβηχτεί σε ένα λεπτό σύρμα. Ο όλκιμος χαλκός είναι ένα καλό παράδειγμα τόσο της ελαστικότητας όσο και της ολκιμότητας, που μπορεί να συμπιεστεί και να τυλιχτεί σε φύλλα καθώς και να τεντωθεί σε σύρματα.
Τα μέταλλα αναμιγνύονται συχνά ως κράματα για να βελτιώσουν τις φυσικές τους ιδιότητες. Ο χάλυβας υψηλής εφελκυσμού είναι ένα παράδειγμα κράματος που έχει υψηλότερη ολκιμότητα από οποιοδήποτε από τα συστατικά του μέταλλα και χρησιμοποιείται συχνά σε αεροπλάνα, αυτοκίνητα και άλλες μηχανικές εφαρμογές.
Πώς τα μέταλλα παραμορφώνονται
Τα στρώματα ιόντων σε ένα μέταλλο μπορούν να κινηθούν και να γλιστρήσουν το ένα πάνω στο άλλο χωρίς να σπάσουν τους μεταλλικούς τους δεσμούς. Αυτό επιτρέπει σε ένα μέταλλο να λυγίσει ή να τεντωθεί χωρίς να σπάσει. Ωστόσο, ορισμένα σκληρότερα μέταλλα δεν έχουν καθαρά στρώματα και αντ 'αυτού έχουν κρυσταλλική δομή με μικρότερες συνιστώσες μονάδων ατόμων.
Αυτές οι μονάδες συστάδων ατόμων, ονομάζονται κόκκοι, έχουν όρια μεταξύ τους που ονομάζονται όρια κόκκων. Όσο περισσότερα όρια κόκκων ανά όγκο μονάδας έχει ένα μέταλλο, τόσο λιγότερη ελατότητα ή ολκιμότητα θα έχει. Αντίθετα, το μέταλλο θα είναι πιο εύθραυστο και τείνει να σπάσει κατά μήκος αυτών των ορίων κόκκων.
Τα υλικά είναι πιο ελαστικά και πιο όλκιμα όταν έχουν εξάρθρωση ή λείπουν ιόντα στη δομή του στρώματος. Αυτά τα ελαττώματα μπορούν να κινηθούν μέσω της κρυσταλλικής δομής του μετάλλου καθώς παραμορφώνεται, αυξάνοντας την ικανότητά του να παραμορφώνεται χωρίς να σπάει.
Όταν τα περισσότερα μέταλλα θερμαίνονται, οι κόκκοι τους μεγαλώνουν. Τα άτομα είναι τότε σε πιο τακτική δομή και μπορούν πιο εύκολα να γλιστρήσουν το ένα το άλλο χωρίς να σπάσουν τους δεσμούς τους. Αυτό επιτρέπει στα μέταλλα να παραμορφώνονται πιο εύκολα. Η "κρύα εργασία" κάνει το αντίθετο: Η παραμόρφωση του μετάλλου όταν είναι κρύα δημιουργεί περισσότερα όρια κόκκων, καθιστώντας το μέταλλο άκαμπτο και εύθραυστο.
Είναι ενδιαφέρον ότι ορισμένα μέταλλα δείχνουν επίσης ελαστικότητα. Όταν ένα πολύ μικρό άγχος ασκείται σε ένα μέταλλο, τα άτομα αρχή να κυλήσει ο ένας τον άλλον. Αλλά τότε, όταν το άγχος απελευθερώνεται, τα άτομα επιστρέφουν στις αρχικές τους θέσεις. Μεγαλύτερες ποσότητες στρες αλλάζουν μόνιμα τις θέσεις των ατόμων.