När mekanisk spänning appliceras på ett fast föremål beror det på det fasta ämnets struktur om det deformeras till olika former utan att bryta eller inte. Material som lätt deformeras utan att gå sönder när de sätts under mekaniskt tryck anses vara smidbara. Material som lätt deformeras när de utsätts för dragspänning anses vara segliga.
Definition av smidbar
Ordet smidigt kommer från medeltida latin malleabilis, som i sig kom från det ursprungliga latin malleare, som betyder "att hamra."
Formbara material kan lätt deformeras utan att bryta under mekaniskt tryck eller "kompressionsspänning". Eftersom dessa material inte går sönder medan de deformeras kan de tvingas till olika former eller tunna lakan. Detta kan göras genom att hamra, pressa eller rulla.
Ett vanligt exempel på ett formbart material är guld-, som ofta komprimeras till guldblad för användning i konst, arkitektur, smycken och till och med mat. Andra smidbara metaller inkluderar järn, koppar, aluminium, silver och bly samt övergångsmetallzink vid vissa temperaturer. Många material som är mycket formbara är också mycket duktila; bly är ett undantag, med låg segbarhet och hög smidighet.
Definition av duktil
Nära relaterat till begreppet smidbarhet är duktilitet. Medan smidbarhet har att göra med kompressionsspänning, eller mekaniskt tryck, avser duktilitet dragspänning eller mekanisk töjning.
"Duktil" härstammar från det latinska ordet ductilis, vilket betyder "som kan ledas eller dras."
Något som är duktilt (ibland även kallat rörligt) kan enkelt sträckas ut eller dras ut i en tunn tråd. Duktil koppar är ett bra exempel på både smidbarhet och duktilitet, att kunna pressas och rullas i ark såväl som att sträckas i trådar.
Metaller blandas ofta som legeringar för att förbättra deras fysiska egenskaper. Stål med hög draghållfasthet är ett exempel på en legering som har högre duktilitet än någon av dess komponentmetaller, och det används ofta i flygplan, bilar och andra tekniska tillämpningar.
Hur metaller deformeras
Skikt av joner i en metall kan röra sig och glida över varandra utan att bryta sina metallbindningar; det är detta som gör att en metall kan böjas eller sträckas utan att gå sönder. Vissa hårdare metaller har emellertid inte klara skikt och har istället en kristallstruktur med mindre komponenter av atomer.
Dessa enheter klumpar av atomer, kallas korn, har gränser mellan dem som kallas korngränser. Ju fler korngränser per volymenhet en metall har, desto mindre smidighet eller seghet har den. Metallen blir istället mer spröd och tenderar att bryta längs dessa korngränser.
Material är mer formbara och mer duktila när de har förskjutningar eller saknar joner i lagerstrukturen. Dessa defekter kan röra sig genom kristallstrukturen i metallen när den deformeras, vilket ökar dess förmåga att deformeras utan att gå sönder.
När de flesta metaller värms upp blir deras korn större. Atomerna har då en mer regelbunden struktur och kan lättare glida över varandra utan att bryta sina bindningar. Detta gör att metallerna lättare kan deformeras. "Kallbearbetning" gör motsatsen: Deformering av metallen när den är kall skapar fler korngränser, vilket gör metallen stel och spröd.
Intressant, vissa metaller visar också elasticitet. När en mycket liten belastning läggs på en metall, kommer atomerna Start att rulla över varandra. Men då, när stressen släpps, rullar atomerna tillbaka till sina ursprungliga positioner. Större mängder stress förändrar atomernas position permanent.