Wat is ductiliteit? - Betekenis en factoren die van invloed zijn?

Wat is ductiliteit?

Ductiliteit is het vermogen van een materiaal om permanent te vervormen (bijvoorbeeld uitrekken, buigen of spreiden) als reactie op stress. De meest voorkomende staalsoorten zijn bijvoorbeeld behoorlijk ductiel en kunnen daarom lokale spanningsconcentraties opvangen.

Brosse materialen, zoals glas, kunnen geen spanningsconcentraties opvangen omdat ze niet taai zijn en daarom gemakkelijk breken. Wanneer een materiaalspecimen onder spanning staat, vervormt het eerst elastisch (zie elasticiteit); boven een bepaalde vervorming, de elastische limiet genoemd, wordt de vervorming permanent.

In de materiaalkunde wordt taaiheid gedefinieerd door de mate waarin een materiaal plastische vervorming onder trekspanning kan doorstaan ​​voordat het bezwijkt.

Ductiliteit is een belangrijke overweging bij engineering en fabricage, en definieert de geschiktheid van een materiaal voor bepaalde fabricagebewerkingen (zoals koud werken) en het vermogen om mechanische overbelasting te absorberen. Materialen die over het algemeen als kneedbaar worden beschreven, zijn onder meer goud en koper.

Kneedbaarheid, een vergelijkbare mechanische eigenschap, wordt gekenmerkt door het vermogen van een materiaal om plastisch te vervormen zonder te falen onder drukbelasting. Historisch gezien werden materialen als kneedbaar beschouwd als ze vatbaar waren voor vorming door hameren of rollen. Lood is een voorbeeld van een materiaal dat relatief kneedbaar maar niet ductiel is.

Voorbeelden

De meeste metalen zijn goede voorbeelden van ductiele materialen, waaronder goud, zilver, koper, erbium, terbium, samariumaluminium en staal hebben een hoge ductiliteit. Voorbeelden van metalen die niet erg ductiel zijn, zijn wolfraam en koolstofstaal. Niet-metalen zijn over het algemeen niet ductiel.

Hoe rekbaarheid te meten

Ductiliteit is het vermogen van een metaal om te vervormen zonder te breken. Metalen die zonder breuk kunnen worden gevormd of in een andere vorm kunnen worden geperst, worden als ductiel beschouwd. Metalen die breken, worden geclassificeerd als bros (in wezen het tegenovergestelde van ductiel).

Ductiliteit speelt een grote rol bij de vervormbaarheid. Metalen die extreem broos zijn, kunnen mogelijk niet met succes worden gevormd. Als een stuk metaal bijvoorbeeld tot een dunne draad wordt gespannen, is het absoluut noodzakelijk dat het enige taaiheid heeft.

Als het metaal te bros is, zal het breken zodra het metaal begint uit te rekken. Ductiliteit is ook een belangrijke veiligheidsoverweging voor structurele projecten. Ductiliteit zorgt ervoor dat constructies tot op zekere hoogte kunnen buigen en vervormen zonder te scheuren wanneer ze onder zware belasting worden geplaatst.

Percentage rek en procentuele reductie zijn twee manieren om ductiliteit te meten:

• Percentage rek meet de lengte die een metaal vervormt als percentage van zijn oorspronkelijke lengte, nadat het tijdens een trekproef tot bezwijken is getrokken.
• Procentuele reductie meet het smalste deel van de dwarsdoorsnede van een metalen monster na een door een trekproef veroorzaakte breuk.

Ductiliteit kan afhankelijk zijn van de temperatuur, dus er moet rekening worden gehouden met de temperaturen waaraan het metaal in een toepassing wordt blootgesteld. De meeste metalen hebben een ductiel-brosse overgangstemperatuurgrafiek die kan helpen.

Welke metalen zijn kneedbaar?

Er zijn veel ductiele metalen, waaronder:

• Aluminium
• Messing
• Koper
• Laag koolstofstaal
• Goud
• Zilver
• Blikken
• Leiding

Metalen die als bros worden beschouwd, zijn onder meer gietijzer, chroom en wolfraam. Voorbeelden van toepassingen die een hoge ductiliteit vereisen, zijn onder meer metalen kabels, stempels en structurele balken.

Materiaalwetenschap

Goud is extreem kneedbaar. Het kan in een monoatomaire draad worden getrokken en vervolgens verder worden uitgerekt voordat het breekt.

Ductiliteit is vooral belangrijk bij metaalbewerking, omdat materialen die barsten, breken of versplinteren onder spanning niet kunnen worden gemanipuleerd met metaalvormende processen zoals hameren, walsen, trekken of extruderen. Smeedbare materialen kunnen koud worden gevormd door middel van stampen of persen, terwijl brosse materialen kunnen worden gegoten of thermisch gevormd.

Hoge mate van ductiliteit treedt op als gevolg van metallische bindingen, die voornamelijk in metalen worden aangetroffen; dit leidt tot de algemene opvatting dat metalen in het algemeen ductiel zijn. In metaalbindingen worden valentie-schilelektronen gedelokaliseerd en gedeeld tussen vele atomen.

Door de gedelokaliseerde elektronen kunnen metaalatomen langs elkaar glijden zonder te worden onderworpen aan sterke afstotende krachten die andere materialen zouden doen versplinteren.

De taaiheid van staal varieert afhankelijk van de legeringsbestanddelen. Het verhogen van het koolstofgehalte vermindert de ductiliteit. Veel kunststoffen en amorfe vaste stoffen, zoals Play-Doh, zijn ook kneedbaar. Het meest kneedbare metaal is platina en het meest kneedbare metaal is goud.

Wanneer ze sterk worden uitgerekt, vervormen dergelijke metalen via vorming, heroriëntatie en migratie van dislocaties en kristaltweelingen zonder merkbare verharding.

Factoren die de vervormbaarheid van metalen beïnvloeden:

Ductiliteit wordt beïnvloed door intrinsieke factoren zoals samenstelling, korrelgrootte, celstructuur, enz., evenals door externe factoren zoals hydrostatische druk, temperatuur, reeds geleden plastische vervorming, enz.

Enkele belangrijke opmerkingen over taaiheid worden hieronder gegeven:

1. Metalen met FCC- en BCC-kristalstructuur vertonen een hogere ductiliteit bij hoge temperaturen in vergelijking met die met HCP-kristalstructuur.
2. Korrelgrootte heeft een grote invloed op de ductiliteit. Veel legeringen vertonen superplastisch gedrag wanneer de korrelgrootte erg klein is in de orde van enkele microns.
3. Stalen met een hoger zuurstofgehalte vertonen een lage ductiliteit.
4. In sommige legeringen hebben onzuiverheden zelfs in zeer kleine percentages een significant effect op de ductiliteit. De ductiliteit van koolstofstaal met een zwavelgehalte van slechts 0,018%, vermindert de ductiliteit bij ongeveer 1040°C drastisch. Dit kan echter worden verholpen als het Mn-gehalte hoog is. In feite is de verhouding Mn/S de factor die de taaiheid van koolstofstaal bij 1040°C kan veranderen. Met de waarde van deze verhouding op 2, is het percentage rek slechts 12-15% bij 1040°C, terwijl het bij een verhouding van 14 110 procent is.
5. Temperatuur is een belangrijke factor die de ductiliteit en dus de vormbaarheid beïnvloedt. In het algemeen verhoogt het de ductiliteit, maar de ductiliteit kan bij bepaalde temperaturen afnemen als gevolg van fasetransformatie en microstructurele veranderingen die worden veroorzaakt door een temperatuurstijging. Het effect van temperatuur op de vervormbaarheid van roestvrij staal. Het heeft een lage ductiliteit bij 1050°C en een maximum bij 1350°C. Daarom heeft het een zeer smal heet werkbereik.
6. Hydrostatische druk verhoogt de ductiliteit. Deze observatie werd voor het eerst gedaan door Bridgeman. Bij torsietesten neemt de lengte van het monster af met een toename van de torsie. Als het monster wordt onderworpen aan axiale drukspanning in de torsietest, vertoont het een hogere ductiliteit dan wanneer er geen axiale spanning is. Als trek axiale spanning wordt uitgeoefend, neemt de ductiliteit nog verder af.

Veelgestelde vragen.

Wat is vervormbaarheid?

Ductiliteit is het vermogen van een materiaal om permanent te vervormen (bijvoorbeeld uitrekken, buigen of spreiden) als reactie op stress. De meest voorkomende staalsoorten zijn bijvoorbeeld behoorlijk ductiel en kunnen daarom lokale spanningsconcentraties opvangen.

Wat is een voorbeeld van vervormbaarheid?

Ductiliteit is de fysieke eigenschap van een materiaal dat verband houdt met het vermogen om dun te worden gehamerd of uitgerekt tot draad zonder te breken. Een ductiele substantie kan in een draad worden getrokken. Voorbeelden:de meeste metalen zijn goede voorbeelden van ductiele materialen, waaronder goud, zilver, koper, erbium, terbium en samarium.

Wat wordt bedoeld met kneedbaarheid en vervormbaarheid?

Een kneedbaar materiaal is een materiaal waarin gemakkelijk een dunne plaat kan worden gevormd door te hameren. Goud is het meest kneedbare metaal. Krediet:Buzzel. Vervormbaarheid daarentegen is het vermogen van een vast materiaal om te vervormen onder trekspanning.

Waarom is ductiliteit een metaal?

Hoge mate van ductiliteit treedt op als gevolg van metallische bindingen, die voornamelijk in metalen worden aangetroffen; dit leidt tot de algemene opvatting dat metalen in het algemeen ductiel zijn. In metaalbindingen worden valentie-schilelektronen gedelokaliseerd en gedeeld tussen vele atomen.

Wat is een kort antwoord op ductiliteit?

Ductiliteit is het vermogen van een materiaal om te worden getrokken of plastisch te vervormen zonder breuk. Het is dus een indicatie van hoe ‘zacht’ of kneedbaar het materiaal is.

Wat is het nut van ductiliteit in het dagelijks leven?