Avainero sitkeyden ja muokattavuuden välillä on, että kiinteän materiaalin sitkeys on kyky kestää vetojännitys ilman murtumista tai vaurioita, kun taas materiaalin muokattavuus on kykyä kestää puristusjännitystä ilman murtumista tai vaurioita.
Mustavuus ja muokattavuus ovat kaksi ominaisuutta, joilla on suuri merkitys valittaessa materiaaleja rakennus- ja valmistustuotteita. Nämä ominaisuudet kuvaavat kiinteiden materiaalien plastisuutta. Metalleissa sitkeys ja muokattavuus ovat erittäin korkeat, koska ne kestävät suuria määriä plastisia muodonmuutoksia kiderakenteessa. Esimerkiksi platina on sitkein materiaali ja kulta on muovattavin materiaali.
Mitä on sitkeys?
Mustavuus on kiinteän materiaalin kykyä kestää vetojännitystä vahingoittumatta. Voimme mitata tämän kiinteän materiaalin ominaisuuden, ja se kuvaa, missä määrin kiinteä materiaali voi läpikäydä plastisen muodonmuutoksen ilman murtumista. Se kuvataan usein kiinteän aineen kyvyllä venyä langaksi, kun sitä vedetään päistä.
Kuva 01: Valuraudan vetokoe
Tämä on mekaaninen ominaisuus, ja voimme kvantifioida sen murtumajännityksen avulla, joka on venymä, jolla materiaali murtuu, kun kohdistamme kasvavia vetojännitystä yhdellä akselilla. Alueen pieneneminen alkupisteestä murtumaan testin aikana on myös tämän ominaisuuden mitta. Mukavuus on ominaisuus, jota etsimme erityisesti metalleista. Metalleilla on erittäin korkea sitkeys. Siksi voimme helposti käsitellä metalleja muihin kiinteisiin materiaaleihin verrattuna.
Mitä on muokattavuus?
Muotoilu on kiinteiden materiaalien kykyä kestää puristusjännitystä vahingoittumatta. Metallit ovat erittäin muokattavia verrattuna ei-metallimateriaaleihin. Siksi voimme muotoilla metalleja käyttämällä muovausmenetelmiä, kuten taonta, valssaus, suulakepuristus ja sisennys. Koska kulta on erittäin muokattavaa, voimme takoa siitä erittäin ohuita kalvoja, joskus vain muutaman atomin paksuisia.
Kuva 02: Voimme saada kultalevyjä sen muokattavuuden vuoksi
Voimme mitata aineen muokattavuutta määrittämällä, kuinka paljon painetta (puristusjännitystä) se kestää rikkoutumatta. Mutta tämä ominaisuus vaihtelee aineittain riippuen aineen kiderakenteesta. Puristuksen aikana atomit kiertyvät toistensa yli uusiin paikkoihin. Mutta ne eivät yleensä katkaise metallisidosta niiden välillä. Useimmiten tämä sijainnin muutos on pysyvä.
Mitä eroa on sitkeydellä ja muokattavuudella?
Kiinteän materiaalin sitkeys tarkoittaa kykyä kestää vetojännitystä ilman murtumista tai vaurioita. Yksinkertaisesti kyky vetää materiaalia langaksi vetämällä sen päistä. Sen sijaan materiaalin muokattavuus on kykyä kestää puristusjännitystä ilman murtumia tai vaurioita. Yksinkertaisesti se on kyky olla vasaralla tai työnnetty ohuiksi levyiksi rikkoutumatta. Siksi tämä on avainero sitkeyden ja muokattavuuden välillä.
Useimmissa tapauksissa sitkeys ja muokattavuus ovat kuitenkin olemassa rinnakkain. Esimerkiksi hopea ja kulta ovat erittäin muovattavia ja taipuisia. Mutta joissakin tapauksissa sitkeys on korkea, kun taas muokattavuus on alhainen tai päinvastoin. Esimerkiksi lyijy ja valurauta ovat erittäin muokattavia, vaikka niillä on pienempi sitkeys.
Alla oleva infografiikka taulukoi tarkemmin sitkeyden ja muokattavuuden erot.
Yhteenveto – sitkeys vs muokattavuus
Mustavuus ja muokattavuus ovat kaksi kiinteiden materiaalien plastisen muodonmuutosprosessin osa-aluetta. Koska metalleissa on kiderakenne ja vapaita elektroneja, jotka mahdollistavat suuria määriä dislokaatioita, ne ovat sekä erittäin muokattavia että sitkeitä. Keskeinen ero sitkeyden ja muokattavuuden välillä on, että kiinteän materiaalin sitkeys on kyky kestää vetojännitys ilman murtumista tai vaurioita, kun taas materiaalin muokattavuus on kyky kestää puristusjännitys ilman murtumista tai vaurioita.
