Όροι μεταλλουργίας: Ο ορισμός του όλκιμου

Η ολκιμότητα είναι ένα μέτρο της ικανότητας ενός μετάλλου να αντέξει την εφελκυστική τάση - οποιαδήποτε δύναμη που τραβάει τα δύο άκρα ενός υλικού μακρυά από το άλλο. Το παιχνίδι της ρυμούλκησης του πολέμου παρέχει ένα καλό παράδειγμα τάσης εφελκυσμού που εφαρμόζεται σε ένα σχοινί. Η ολκιμότητα είναι η πλαστική παραμόρφωση που συμβαίνει στο μέταλλο ως αποτέλεσμα τέτοιων τύπων στέλεχος. Ο όρος "όλκιμος" σημαίνει κυριολεκτικά ότι μια μεταλλική ουσία είναι ικανή να τεντωθεί σε ένα λεπτό σύρμα χωρίς να γίνει ασθενέστερη ή πιο εύθραυστη στη διαδικασία.

Πλαστικά μέταλλα

Τα μέταλλα με υψηλή ολκιμότητα - όπως ο χαλκός - μπορούν να τραβηχτούν σε μακριά, λεπτά σύρματα χωρίς να σπάσουν. Ο χαλκός ιστορικά έχει χρησιμεύσει ως ένας εξαιρετικός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά μπορεί να κάνει σχεδόν οτιδήποτε. Τα μέταλλα με χαμηλή πυκνότητα, όπως το βισμούθιο, θα σπάσουν όταν τεθούν υπό τάση εφελκυσμού.

Τα όλκινα μέταλλα έχουν χρήσεις σε περισσότερες από απλά αγώγιμες καλωδιώσεις. Ο χρυσός, η πλατίνα και το ασήμι συχνά έλκονται σε μακριούς κρίκους για χρήση σε κοσμήματα, για παράδειγμα. Ο χρυσός και η πλατίνα θεωρούνται γενικά ότι είναι μεταξύ των πλέον όψιμων μετάλλων. Σύμφωνα με το Αμερικανικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας, ο χρυσός μπορεί να τεντωθεί σε πλάτος μόλις 5 μικρών ή πέντε εκατομμυρίων τόνων πάχους ενός μέτρου. Μία ουγκιά χρυσού θα μπορούσε να τραβηχτεί σε μήκος 50 μιλίων.

Χαλύβδινα καλώδια είναι δυνατά λόγω της ολκιμότητας των κραμάτων που χρησιμοποιούνται σε αυτά. Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολλές διαφορετικές εφαρμογές, αλλά είναι ιδιαίτερα κοινά σε κατασκευαστικά έργα, όπως γέφυρες, και σε εργοστασιακά περιβάλλοντα για πράγματα όπως μηχανισμοί τροχαλιών.

Ελαστικότητα εναντίον ελατότητας

Αντιθέτως, η ευκολία είναι το μέτρο της ικανότητας του μετάλλου να αντέχει στη συμπίεση, όπως η σφυρηλάτηση, η έλαση ή η πίεση. Ενώ η ολκιμότητα και η ελατότητα μπορεί να φαίνονται παρόμοια στην επιφάνεια, τα μεταλλικά που είναι όλκιμα δεν είναι απαραίτητα εύπλαστα και αντίστροφα. Ένα κοινό παράδειγμα της διαφοράς μεταξύ αυτών των δύο ιδιοτήτων είναι το μόλυβδο, το οποίο είναι εξαιρετικά εύπλαστο αλλά όχι ιδιαίτερα εύπλαστο λόγω της κρυσταλλικής του δομής. Η κρυσταλλική δομή των μετάλλων υπαγορεύει πώς θα παραμορφωθούν υπό την πίεση.

Τα ατομικά σωματίδια που μετατρέπουν τα μέταλλα σε μακιγιάζ μπορούν να παραμορφωθούν υπό τάση είτε με ολίσθηση το ένα πάνω στο άλλο είτε με τέντωμα μεταξύ τους. Οι κρυσταλλικές δομές των πιο εύκαμπτων μετάλλων επιτρέπουν στα άτομα του μετάλλου να τεντώνουν πολύ πιο μακριά, μια διαδικασία που ονομάζεται "αδελφοποίηση". Τα πιο όλκινα μέταλλα είναι εκείνα που είναι πιο εύκολα δίδυμα. Στα πλαστικά μέταλλα, τα άτομα κυλούν μεταξύ τους σε νέες, μόνιμες θέσεις χωρίς να σπάσουν τους μεταλλικούς τους δεσμούς.

Η ευκαμψία στα μέταλλα είναι χρήσιμη σε πολλαπλές εφαρμογές που απαιτούν ειδικά σχήματα σχεδιασμένα από μέταλλα που έχουν πεπλατυσθεί ή τυλίγονται σε φύλλα. Για παράδειγμα, τα σώματα αυτοκινήτων και φορτηγών πρέπει να διαμορφωθούν σε συγκεκριμένα σχήματα, όπως και τα μαγειρικά σκεύη, τα δοχεία για συσκευασμένα τρόφιμα και ποτά, τα δομικά υλικά και πολλά άλλα.

Το αλουμίνιο, το οποίο χρησιμοποιείται σε κουτιά για φαγητό, είναι ένα παράδειγμα ενός μετάλλου που είναι εύπλαστο αλλά όχι όλκιμο.

Θερμοκρασία

Η θερμοκρασία επηρεάζει επίσης την ολκιμότητα στα μέταλλα. Καθώς θερμαίνονται, τα μέταλλα γίνονται γενικά λιγότερο εύθραυστα, επιτρέποντας πλαστική παραμόρφωση. Με άλλα λόγια, τα περισσότερα μέταλλα γίνονται πιο εύκαμπτα όταν θερμαίνονται και μπορούν να τραβηχτούν πιο εύκολα σε σύρματα χωρίς να σπάσουν. Το μόλυβδο αποδεικνύεται ως εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα, καθώς γίνεται πιο εύθραυστο καθώς θερμαίνεται.

Η μεταβατική θερμοκρασία μετάπτωσης σε μεταλλικό εύθραυστο μέταλλο είναι το σημείο στο οποίο μπορεί να αντέξει την τάση εφελκυσμού ή άλλη πίεση χωρίς θραύση. Τα μέταλλα που εκτίθενται σε θερμοκρασίες κάτω από αυτό το σημείο είναι ευαίσθητα στη θραύση, καθιστώντας το αυτό σημαντικό όταν επιλέγουμε τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Ένα δημοφιλές παράδειγμα αυτού είναι η βύθιση του Τιτανικού. Πολλοί λόγοι έχουν υποτεθεί για το γιατί το πλοίο βυθίζεται και μεταξύ αυτών είναι και ο αντίκτυπος του κρύου νερού στο χάλυβα του σκάφους του πλοίου.

Ο καιρός ήταν πολύ κρύος για τη μεταβαλλόμενη θερμοκρασία του μεταλλικού μετάλλου στο κύτος του πλοίου, αυξάνοντας πόσο εύθραυστη ήταν και καθιστώντας την πιο ευαίσθητη σε ζημιές.