Når mekanisk spenning påføres et fast objekt, vil det avhenge av strukturen til det faste stoffet om det deformeres i forskjellige former uten å bryte eller ikke. Materialer som lett deformeres uten å knekke når de settes under mekanisk trykk, anses å være formbare. Materialer som lett deformeres når de settes under strekkbelastning, anses å være duktile.
Definisjon av Malleable
Ordet formbar kommer fra middelalderens latin malleabilis, som i seg selv kom fra det opprinnelige latin malleare, som betyr "å hamre."
Smidbare materialer kan lett deformeres uten å bryte under mekanisk trykk, eller "kompressionsspenning." Siden disse materialene ikke går i stykker mens de blir deformert, kan de bli tvunget til forskjellige former eller tynne ark. Dette kan gjøres ved å hamre, trykke eller rulle.
Et vanlig eksempel på et formbart materiale er gull, som ofte blir komprimert til gullblad for bruk i kunst, arkitektur, smykker og til og med mat. Andre smidige metaller inkluderer jern, kobber, aluminium, sølv og bly, samt overgangsmetall sink ved visse temperaturer. Mange materialer som er veldig formbare, er også veldig duktile; bly er et unntak, med lav duktilitet og høy smidbarhet.
Definisjon av duktil
Nært knyttet til begrepet smidbarhet er duktilitet. Mens smidighet har å gjøre med kompressionsspenning, eller mekanisk trykk, er duktilitet knyttet til strekkspenning eller mekanisk strekking.
"Duktil" stammer fra det latinske ordet ductilis, som betyr "som kan ledes eller tegnes."
Noe som er duktilt (noen ganger også kalt trekkbart) kan enkelt strekkes eller trekkes ut i en tynn ledning. Duktilt kobber er et godt eksempel på både smidbarhet og duktilitet, å kunne presses og rulles til ark så vel som strekkes til ledninger.
Metaller blandes ofte som legeringer for å forbedre deres fysiske egenskaper. Stål med høyt strekk er et eksempel på en legering som har høyere duktilitet enn noen av komponentens metaller, og det brukes ofte i fly, biler og andre tekniske applikasjoner.
Hvordan metaller deformeres
Lag av ioner i et metall kan bevege seg og gli over hverandre uten å bryte metallbindingen; dette er det som gjør at et metall kan bøyes eller strekkes uten å bryte. Noen hardere metaller har imidlertid ikke klare lag og har i stedet en krystallstruktur med mindre atomenheter.
Disse enhetene klumper av atomer, kalt korn, har grenser mellom dem kalt korngrenser. Jo flere korngrenser per volumsenhet et metall har, desto mindre smidighet eller duktilitet vil det ha. Metallet vil i stedet være mer sprøtt og har en tendens til å bryte langs disse korngrensene.
Materialer er mer formbare og mer duktile når de har forvridninger, eller mangler ioner i lagstrukturen. Disse manglene kan bevege seg gjennom krystallstrukturen til metallet når det deformeres, og øke evnen til å deformere uten å bryte.
Når de fleste metaller varmes opp, blir kornene større. Atomene har da en mer regelmessig struktur og kan lettere gli over hverandre uten å bryte båndene. Dette gjør at metallene lettere kan deformeres. "Cold working" gjør det motsatte: Deformering av metallet når det er kaldt skaper flere korngrenser, noe som gjør metallet stivt og sprøtt.
Interessant, noen metaller viser også elastisitet. Når en veldig liten belastning legges på et metall, er atomene start å rulle over hverandre. Men når stresset frigjøres, ruller atomene tilbake til sine opprinnelige posisjoner. Større mengder stress endrer atomenes posisjoner permanent.