Plastilisus: materjali deformeeritavus, nõtkus ja kujundatavus
Plastilisus: materjali deformeeritavus, nõtkus ja kujundatavus selgitatuna; metallide käitumine, rõhu ja temperatuuri mõju ning praktilised näited.
Plastilisus ehk plastiline deformatsioon on tahke materjali võime püsivalt deformeeruda ilma murdumata pärast elastse piires oleva pingega alustamist. Erinevalt elastsest deformeerumisest, mis kaob pinge eemaldamisel, jääb plastiline muutus materjali kujusse püsima. Plastilisust hinnatakse selle järgi, kui palju ja kuidas saab tahket materjali muuta (venitada, pressida, kujundada) enne, kui see läheb katki.
Erinevad aspektid: nõtkus (venivus) ja kujundatavus
Plastilisusel on kaks sageli eristatud ilmingut:
- Nõtkus (venivus) — materjali võime ulatuslikult venida või pikenenuna plastiliselt deformeeruda, näiteks tõmmata traadiks. Nõtke materjal võimaldab suuremaid pikkusemuutusi enne murdumist.
- Kujundatavus (malleability) — materjali võime lahti pressida või lapikuks lüüa rõhu all (survetugevus), näiteks vasardada või rullida leheks. Seda omadust kirjeldatakse eraldi mõistetega; vt ka Kujundatavus.
Need omadused on plastilisuse eri ilmingud: üldine plastilisus näitab, kuivõrd saab tahket materjali deformeerida ilma murdumata, kuid nõtkus ja kujundatavus ei pruugi alati käia käsikäes. Näiteks Kullal on nii suur nõtkus kui ka hea kujundatavus — seda saab nii tõmmata traadiks kui ka vasardada leheks. Vastupidiselt on pliil (pliil) tuntud hea kujundatavuse poolest (kerge vasardada), kuid see ei venita hästi traadiks — ehk nõtkus on suhteliselt väiksem.
Mõõtmine ja mõjutajad
Plastilisust mõõdetakse tavaliselt mehaaniliste proovide abil, näiteks tõmbeprooviga, kust saadakse väärtused nagu venitus protsentides (elongatsioon at break) ja ristlõike vähenduse määr (reduction of area). Muud katsed ja indikaatorid hõlmavad kõvadustesti ning sõelumistöötluse käitumist.
Plastilisuse ja nõtkuse ulatust mõjutavad mitmed tegurid:
- Temperatuur — kõrgem temperatuur suurendab enamikul metallidel plastilisust (kuumvormitavus), samas kui madalamal temperatuuril võivad materjalid muutuda rabedaks;
- Rõhk — kõrged rõhud võivad muuta materjalide plastilist käitumist, millest kirjeldas oma töös Percy Williams Bridgman (vt tema Nobeli preemia saanud uurimusi kõrgetel rõhkudel);
- Mikrostruktuur — kristallvõre, dislokatsioonide tihedus, terade suurus ja faaside jaotus mõjutavad plastilise deformatsiooni mehhanisme;
- Keemiline koostis ja lisandid (legeerimine) — väike kogus lisandeid võib tugevalt muuta libisemisvõimet ja murdumiskäitumist;
- Deformeerimiskiirus (sagedus, strain rate) — kiire deformatsioon võib põhjustada tugevnemist ja rabedamat käitumist;
- Töötlusajalugu — külm- ja kuumtöötlemine, taastumine ja rekristalliseerumine mõjutavad plastilisust ja kõvadust.
Tehniline tähtsus ja näited
Plastilisusel on suur tähtsus tootmistehnoloogias: see määrab, milliseid töötlemismeetodeid (tõmbamine, pressimine, rullimine, stantsimine, painutamine) saab materjalile rakendada ilma purunemiseta. Ka plastiline voolimine ja vormimine on olulised metallurgias ning tootearenduses.
Tüüpilised näited: Kuld, vask, alumiinium ja teras on paljudes tingimustes väga nõtked (võimaldavad suurt plastilist deformatsiooni) ning neid kasutatakse laialdaselt venitustöödel ja vormimisel. Samas mõnede materjalide, näiteks mõnede keraamikate ja kõvade legeerterasete puhul, on plastilisus piiratud ja nad võivad murduda enne märkimisväärset plastilist voolu.
Kokkuvõttes: plastilisus kirjeldab tahke materjali võimet püsivalt muutuda ilma murdumata; selle kaks praktilist külge on nõtkus (venivus) ja kujundatavus, ning nende omaduste suurus sõltub materjali koostisest, struktuurist, temperatuurist, rõhust ja töötlusest.
Alumiiniumsulami tõmbekatse. Kohalikud kaelused ning tasside ja koonuste murdepinnad on duktiivsetele metallidele tüüpilised.
See malmi tõmbekatse näitab madalat plastilisust.
Seotud leheküljed
Küsimused ja vastused
K: Mis on duktorlus?
V: Duktiivsus on see, kui tahke materjal venib tõmbejõu all.
K: Mis on plastilisus?
V: Kuuldavus on materjali võime deformeeruda surve all (survetugevus).
K: Kas plastset materjali saab venitada traadiks?
V: Jah, plastset materjali võib venitada traadiks.
K: Kas tempermaterjali saab vasara või valtsimise teel lamendada?
V: Jah, tempermaterjali võib tasandada vasara või rullimisega.
K: Mis on plastilisus?
V: Plastilisus on see, kui palju saab tahket materjali deformeerida ilma murdumata.
K: Kas plastilisus ja plastilisus käivad alati koos?
V: Ei, plastilisus ja plastilisus ei käi alati koos. Kullal on suur plastilisus ja plastilisus, kuid pliil on väike plastilisus ja suur plastilisus.
K: Millised on mõned metallid, millel on suur plastsus?
V: Kullal, vasel, alumiiniumil ja terasel on suur plastsus.
Otsige