Belangrijkste verschil - Ductiliteit versus kneedbaarheid

Ductiliteit en kneedbaarheid zijn eigenschappen die verband houden met vervorming van metalen. Ductiliteit is het vermogen van een metaal om trekspanning te ondergaan. Kneedbaarheid geeft het vermogen aan om drukspanning te ondergaan. Dit is het belangrijkste verschil tussen ductiliteit en kneedbaarheid. Deze twee opmerkelijke eigenschappen zijn te danken aan de unieke metaalbinding die alleen in metalen wordt aangetroffen.

Dit artikel bestudeert,

1. Wat is ductiliteit? - Definitie, functies, voorbeelden 2. Wat is kneedbaarheid? - Definitie, functies, voorbeelden 3. Wat is het verschil tussen ductiliteit en kneedbaarheid?

Wat is ductiliteit?

Wanneer een kracht wordt uitgeoefend op de twee uiteinden van een materiaal om elkaar weg te trekken, wordt er een spanning uitgeoefend op het materiaal. Dit wordt de trekspanning genoemd. Plastische vervorming treedt op als gevolg van trekspanning. Trekspanning wordt uitgeoefend langs een enkele as en het materiaal kan tot een draad worden gerold. De meeste metalen tonen een groot vermogen om deze trekspanning te weerstaan. Koper vertoont bijvoorbeeld hoge taaie eigenschappen, terwijl bismut een relatief lage ductiliteit vertoont en de neiging heeft gemakkelijk te scheuren als gevolg van trekspanning.

Ductiliteit hangt af van de korrelgrootte van het materiaal. Verlaag de korrelgrootte, hoe harder de beweging van dislocaties door grotere weerstand; daarom neemt de ductiliteit af. Bij grotere korrelgroottes gebeurt omgekeerd.

Ductiliteit is te danken aan het vermogen van metaalatomen om over elkaar heen te glijden en te vervormen onder stress. Dit is ook evenredig met de temperatuur. Wanneer metalen worden verwarmd, neemt hun taaiheid toe. Lood vertoont echter een uitzondering door brozer te worden bij verhitting.

Het proces van het uitrekken van metaal heet kronkelen. Kettingen en halskettingen worden geproduceerd door waardevolle metalen zoals goud en zilver te twijnen.

Ductiliteit wordt begrepen door de trekspanning van een materiaal. Hoe hoger de trekspanning, hoe hoger de ductiliteit en het is gemakkelijker om het materiaal uit te rekken.

Ductiliteit wordt gemeten door buigtest. Dit wordt gedaan door het monster in een vooraf bepaalde hoek te buigen of totdat het breekt. Kneedbare materialen worden gebruikt om buizen, draden en verschillende andere voertuigonderdelen te produceren.

Legeringen zijn zeer ductiel omdat de samenstellingen niet zuiver zijn. Materialen zoals koolstof zijn minder ductiel. Door de samenstelling van koolstof te vergroten, kan staal taaier worden gemaakt.

Figuur 1: Nodulair materiaal kan tot draden worden gerold.

Wat is kneedbaarheid?

Kneedbaarheid correleert met het vermogen van plastische vervorming van een materiaal onder een drukproef. Drukspanning resulteert in het verkorten van de afmetingen van een materiaal, waardoor het volume kleiner wordt. Metalen zijn zeer kneedbaar omdat de zee van elektronen rond de positieve metaalionen zichzelf kan aanpassen om hun kleine volume te weerstaan.

Een kneedbaar materiaal kan tot dunne platen worden gerold, geperst of gehamerd zonder het te breken. Verschillende materialen vertonen verschillende kneedbaarheid vanwege hun rangschikking van de kristalstructuur. NaCl heeft een ionische roosterstructuur die vereist dat positieve en negatieve ionen zich op specifieke plaatsen bevinden. Wanneer er dus druk wordt uitgeoefend, kunnen de ionen niet ontwrichten en wordt de structuur verbroken. Daarom is NaCl geen kneedbaar materiaal. Cu daarentegen kan zijn kristalstructuur aanpassen wanneer er druk op wordt uitgeoefend. Daarom is het zeer kneedbaar.

Enkele voorbeelden van zeer kneedbare materialen zijn goud, zilver, ijzer, koper, aluminium, tin en lithium. Antimoon en bismut zijn veel moeilijker omdat hun atomen niet op één lijn liggen als er druk wordt uitgeoefend. Daarom is het materiaal harder en bros.

De verhoging van de temperatuur verhoogt ook de kneedbaarheid. Zelfs onzuiverheden beïnvloeden de kneedbaarheid. Ze maken de dislocaties moeilijk te verplaatsen. Kneedbaarheid is handig voor het maken van verschillende objecten door de vorm van metalen te veranderen.

Figuur 2: Nodulair materiaal kan tot platen worden gerold.

Verschil tussen ductiliteit en kneedbaarheid

Definitie

ductiliteit: Ductiliteit verwijst naar het vermogen van een materiaal om uit te rekken onder trekspanning.

kneedbaarheid: Kneedbaarheid verwijst naar het vermogen om te vervormen en van vorm te veranderen onder drukspanning.

Vorm

ductiliteit: Nodulair materiaal kan tot draden worden gerold.

kneedbaarheid: Kneedbare materialen kunnen tot platen worden gerold.

Meting

ductiliteit: Ductiliteit wordt gemeten door buigtest.

kneedbaarheid: Kneedbaarheid wordt gemeten door het vermogen om druk te weerstaan.

Factoren die de kneedbaarheid en ductiliteit beïnvloeden

ductiliteit: De ductiliteit wordt beïnvloed door de korrelgrootte.

kneedbaarheid: De kneedbaarheid wordt beïnvloed door de kristalstructuur.

Conclusie

Ductiliteit verwijst naar het vermogen van een materiaal om uit te rekken onder trekspanning en kneedbaarheid is het vermogen om te vervormen en van vorm te veranderen onder drukspanning. Dit is het belangrijkste verschil tussen ductiliteit en kneedbaarheid.

Beide eigenschappen nemen toe met toenemende temperatuur, maar lood en tin vertonen afnemende taaiheid en kneedbaarheid wanneer warmte wordt geleverd. De meeste ductiele materialen zijn kneedbaar. Goud is zowel zeer ductiel als kneedbaar. Daarom erg populair bij het maken van sieraden.

Legeringen vertonen weerstand tegen druk naarmate de korrelgrootte beter verwerkbaar wordt door het metaalmengsel. Ductiliteit hangt af van de korrelgrootte van het materiaal, terwijl de kneedbaarheid afhangt van de kristalstructuur.

Referentie:1. "Kneedbaarheid." Info alstublieft. n.p., n.d. Web. 15 februari 2017.2. "Kneedbaarheid in metalen." Fysica Stack Exchange. n.p., n.d. Web. 15 februari 2017.3. Truitt, Benjamin. "Compressieve stress: definitie, formule en maximum." Studie.com. n.p., n.d. Web. 15 februari 2017.4. Bel, Terence. "Kneedbaarheid uitgelegd | Drukspanning en metalen.” De balans. n.p., n.d. Web. 15 februari 2017.5. "Hoe verandert de taaiheid van metaal wanneer de korrels worden verminderd?" Natuurkundeforums - De fusie van wetenschap en gemeenschap. n.p., n.d. Web. 15 februari 2017.

Afbeelding Hoffelijkheid:1. "Geëmailleerde litze-koperdraad" door Alisdojo - Eigen werk (CC0) via Commons Wikimedia2. "Mg-bladen en ingots" door CSIRO (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia