Când stresul mecanic este aplicat unui obiect solid, acesta va depinde de structura solidului dacă acesta se deformează în diferite forme fără a se rupe sau nu. Materialele care se deformează ușor fără a se rupe atunci când sunt supuse unei presiuni mecanice sunt considerate maleabile. Materialele care se deformează ușor atunci când sunt supuse tensiunii sunt considerate ductile.
Definiția Malleable
Cuvântul maleabil provine din latina medievală malleabilis, care în sine venea din latina originală malleare, adică „a ciocăni”.
Materialele maleabile pot fi ușor deformate fără a se rupe sub presiune mecanică sau "tensiune de compresie". Deoarece aceste materiale nu se rup în timp ce sunt deformate, ele pot fi forțate în diferite forme sau subțiri foi. Acest lucru se poate face prin ciocănire, presare sau rulare.
Un exemplu obișnuit de material maleabil este aur, care este adesea comprimat în foi de aur pentru utilizare în artă, arhitectură, bijuterii și chiar mâncare. Alte metale maleabile includ fierul, cuprul, aluminiul, argintul și plumbul, precum și metalul de tranziție zinc la anumite temperaturi. Multe materiale foarte maleabile sunt, de asemenea, foarte ductile; plumbul este o excepție, cu ductilitate redusă și maleabilitate ridicată.
Definiția Ductile
Strâns legată de conceptul de maleabilitate este ductilitatea. În timp ce maleabilitatea are legătură cu stresul de compresiune sau presiunea mecanică, ductilitatea se referă la stresul de întindere sau întinderea mecanică.
„Ductil” provine din cuvântul latin ductilis, care înseamnă „care poate fi condus sau desenat”.
Ceva care este ductil (uneori numit și tractil) poate fi ușor întins sau tras într-un fir subțire. Cuprul ductil este un bun exemplu atât de maleabilitate, cât și de ductilitate, putând fi presat și laminat în foi, precum și întins în fire.
Metalele sunt adesea amestecate ca aliaje pentru a-și îmbunătăți proprietățile fizice. Oțelul cu tracțiune ridicată este un exemplu de aliaj care are ductilitate mai mare decât oricare dintre metalele sale componente și este adesea utilizat în avioane, mașini și alte aplicații inginerești.
Cum se deformează metalele
Straturile de ioni dintr-un metal se pot mișca și aluneca unele peste altele fără a rupe legăturile lor metalice; asta permite unui metal să se îndoaie sau să se întindă fără a se rupe. Cu toate acestea, unele metale mai dure nu au straturi clare și au în schimb o structură cristalină cu unități componente mai mici de atomi.
Aceste grupuri de unități de atomi, numite boabe, au limite între ele numite limite de cereale. Cu cât are mai multe limite de cereale pe unitatea de volum pe care le are un metal, cu atât va avea mai puțină maleabilitate sau ductilitate. În schimb, metalul va fi mai fragil și va tinde să se rupă de-a lungul acestor limite de cereale.
Materialele sunt mai maleabile și mai ductile atunci când au luxații sau ioni lipsă în structura stratului. Aceste defecte se pot deplasa prin structura cristalină a metalului pe măsură ce se deformează, crescându-i capacitatea de deformare fără a se rupe.
Când majoritatea metalelor sunt încălzite, boabele lor devin mai mari. Atomii sunt apoi într-o structură mai regulată și pot aluneca mai ușor unul peste celălalt fără a-și rupe legăturile. Acest lucru permite deformarea mai ușoară a metalelor. „Lucrul la rece” face opusul: Deformarea metalului atunci când este rece creează mai multe limite de cereale, făcând metalul rigid și fragil.
Interesant este că unele metale arată și ele elasticitate. Când se pune o cantitate foarte mică de stres pe un metal, atomii start să se rostogolească unul peste altul. Dar apoi, când stresul este eliberat, atomii se întorc înapoi în pozițiile lor inițiale. Cantități mai mari de stres schimbă permanent pozițiile atomilor.