Дуктилност: какво е, разлика от коваемост и примери при метали
Дуктилност: какво е, разлика от коваемост и примери при метали — научете защо злато, мед, алуминий и стоманата са пластични, как се тестват и как температурата влияе.
Дуктилност е способността на твърд материал да се разтяга под напрежение на опън. Ако материалът е пластичен, той може да бъде изтеглен в тънък тел. Податливостта, подобно свойство, описва възможността материалът да се деформира под налягане (натиск). Ако материалът е кovaк, той може да бъде сплескан чрез удари с чук или чрез валцуване.
И двете свойства — дуктилност и податливост — са аспекти на общото понятие пластичност. Пластичността представлява степента, до която един твърд материал може да се деформира без да се счупи. Тези свойства са характерни предимно за металите и силно зависят от температурата, скоростта на деформиране и външното налягане. Изследвания върху пластичността при високи налягания са извършени от Пърси Уилямс Бриджман, за чиято работа от 1946 г. той получава Нобелова награда.
Пластичността и податливостта не винаги вървят ръка за ръка. Златото има висока пластичност и коваемост — може да се разточи на много тънки листове (ламиниране) и да се изтегли в проводници — докато, например, оловото проявява ниска дуктилност, но висока коваемост: лесно се кове и оформя под натиск, но трудно се изтегля в тънки проводници. Понякога думата дуктилност се използва широко за обхващане на двата вида пластичност (при опън и при натиск).
Как се измерва дуктилността
Дуктилността обикновено се оценява чрез механични изпитвания, най-често чрез опъване (tensile test). Основни показатели са:
- Процент удължение при скъсване — колко процента се увеличава дължината на образеца преди да се скъса.
- Редукция на сечението — относителното намаление на напречната площ в областта на врата преди скъсване.
По-големите стойности показват по-голяма способност материалът да се деформира пластично преди фрактура.
Фактори, които влияят на дуктилността
- Температура: при повишаване на температурата повечето метали стават по-дуктилни.
- Скорост на деформиране (strain rate): бързите удари или високи скорости обикновено правят поведението по-крехко.
- Химичен състав и легиране: добавки и примеси (напр. въглерод в стоманите) могат да увеличат твърдостта и здравината, но да намалят дуктилността.
- Микроструктура и размер на зърната: структурата на материала (зърна, фазови граници, включвания) силно влияе върху способността за пластична деформация.
Разлика между дуктилност и коваемост
Кратко: дуктилността описва поведение при опън (възможност да се изтегли в тел), докато коваемостта (малуабилност) описва поведение при натиск/удар (възможност да се сплеска или да се оформя с чук/валцове). И двете са видове пластичност, но действат при различни режими на натоварване.
Примери при метали и практическо значение
Златото, медта, алуминият и стоманата са типични примери за метали с добра пластичност и дуктилност, поради което се използват широко в проводници, ламарини, екструзии и други формообразуващи процеси. Златото и медта са особено дуктилни и лесно се обработват както при огъване, така и при изтегляне в проводници. Стоманите могат да имат широк диапазон — от много пластични до по-крехки — в зависимост от състава и термичната обработка.
Някои материали са предимно крехки (напр. чугун, много керамики и стъкло) и имат ниска дуктилност — те се счупват почти без пластична деформация. Това е критично при проектиране: в приложения, където е възможна внезапна ударна или натоварваща фрактура, предпочитат по-дуктилни материали, които дават предупредителни деформации преди счупване.
Приложения
Действителните технологии използват дуктилността при процеси като:
- изтегляне на тел (wire drawing),
- екструзия на профили,
- валцоване на листове и плочи,
- коване и щамповане.
Разбирането и контролът на дуктилността са ключови за избора на материал и за параметрите на обработка в промишлеността.
Изпитване на опън на алуминиева сплав. Локалните гърловини и повърхностите на разрушаване на чашката и конуса са типични за еластичните метали.
Това изпитване на опън на чугун показва ниска еластичност.
Свързани страници
Въпроси и отговори
В: Какво е дуктилност?
О: Дуктилност е, когато твърд материал се разтяга при опън.
В: Какво е коваемост?
О: Коравината е способността на материала да се деформира под налягане (натиск).
Въпрос: Може ли един пластичен материал да се разтегли на тел?
О: Да, един пластичен материал може да бъде разтеглен на тел.
В: Може ли податлив материал да бъде сплескан чрез удряне с чук или валцуване?
О: Да, податливият материал може да бъде сплескан чрез удряне или валцуване.
В: Какво е пластичност?
О: Пластичността е степента, до която един твърд материал може да се деформира, без да се счупи.
Въпрос: Винаги ли пластичността и податливостта вървят заедно?
О: Не, пластичността и податливостта не винаги вървят заедно. Златото има висока пластичност и коваемост, но оловото има ниска пластичност и висока коваемост.
В: Кои са металите с висока пластичност?
О: Златото, медта, алуминият и стоманата имат висока пластичност.
обискирам