Verschil tussen buigzaamheid en kneedbaarheid

Belangrijkste verschil - Ductility versus Malleability

Buigzaamheid en kneedbaarheid zijn eigenschappen die verband houden met vervorming van metalen. Ductility is het vermogen van een metaal om trekspanning te ondergaan. Smeedbaarheid staat voor het vermogen om compressiestress te ondergaan. Dit is het belangrijkste verschil tussen taaiheid en kneedbaarheid. Deze twee opmerkelijke eigenschappen zijn te wijten aan de unieke metaalbinding die alleen in metalen voorkomt.

Dit artikel onderzoekt,

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

Wat is beweeglijkheid

Wanneer een kracht wordt uitgeoefend aan de twee uiteinden van een materiaal om elkaar weg te trekken, wordt er spanning op het materiaal uitgeoefend. Dit wordt de trekspanning genoemd. Plastic vervorming treedt op als gevolg van trekspanning. Trekspanning wordt toegepast langs een enkele as en het materiaal kan tot een draad worden opgerold. De meeste metalen vertonen een groot vermogen om deze trekspanning te weerstaan. Koper vertoont bijvoorbeeld hoge ductiele eigenschappen, terwijl Bismuth een relatief lage taaiheid vertoont en de neiging heeft om gemakkelijk te scheuren vanwege trekspanning.

De buigzaamheid hangt af van de korrelgrootte van het materiaal. Verlaag de korrelgrootte, harder de beweging van dislocaties door grotere weerstand; daarom neemt de ductiliteit af. Bij grotere korrelgrootten vindt omgekeerd plaats.

Ductiliteit is te wijten 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. Lead vertoont echter een uitzondering door brozer te worden wanneer het wordt verwarmd.

Het proces van strekken van metaal wordt genoemd kronkelen. Kettingen en kettingen worden geproduceerd door waardevolle metalen zoals goud en zilver te twijnen.

Ductility wordt begrepen door de trekspanning van een materiaal. Hoger de trekspanning, hogere ductiliteit en gemakkelijker het materiaal dat moet worden uitgerekt.

De buigzaamheid wordt gemeten door buigtest. Dit wordt gedaan door het specimen in een vooraf bepaalde hoek te buigen of totdat het breekt. Nodulair materiaal wordt gebruikt om buizen, draden en diverse andere voertuigonderdelen te produceren.

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

Figuur 1: Nodulair materiaal kan tot draden worden opgerold.

Wat is aanpasbaarheid

Smeltbaarheid komt overeen met het vermogen van plastische vervorming van een materiaal onder een drukproef. Compressieve spanning resulteert in het verkorten van de afmetingen van een materiaal, waardoor het volume kleiner wordt. Metalen zijn zeer kneedbaar omdat de zee van elektronen die de positieve metaalionen omringt zichzelf kan aanpassen om hun kleine volume te weerstaan.

Een vervormbaar materiaal kan in dunne vellen worden gerold, geperst of gehamerd zonder het te breken. Verschillende materialen vertonen verschillende smeedbaarheid als gevolg van hun rangschikking van de kristalstructuur. NaCl heeft een ionische roosterstructuur waarbij positieve en negatieve ionen op specifieke plaatsen moeten worden gelokaliseerd. Daarom, wanneer druk wordt uitgeoefend, zijn de ionen niet in staat te disloceren en is de structuur gebroken. Daarom is NaCl geen kneedbaar materiaal. Cu daarentegen kan de kristalstructuur aanpassen wanneer er druk wordt uitgeoefend. Daarom is het zeer kneedbaar.

Enkele voorbeelden van sterk vervormbare 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 broos.

De toename van de temperatuur verhoogt ook de maakbaarheid. Zelfs onzuiverheden hebben invloed op de maakbaarheid. Ze maken de dislocaties moeilijk te verplaatsen. Smeedbaarheid is handig voor het maken van verschillende objecten door de vorm van metalen te veranderen.

Figuur 2: Nodulair materiaal kan tot vellen worden opgerold.

Verschil tussen buigzaamheid en kneedbaarheid

Definitie

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

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

Vorm

vervormbaarheid: Nodulair materiaal kan tot draden worden opgerold.

kneedbaarheid: Kneedbare materialen kunnen tot vellen worden opgerold.

Meting 

vervormbaarheid: De buigzaamheid wordt gemeten door buigtest.

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

Factoren die van invloed zijn Mallability en Ductility

vervormbaarheid: De buigzaamheid wordt beïnvloed door de korrelgrootte.

kneedbaarheid: Smeedbaarheid wordt beïnvloed door de kristalstructuur. 

Conclusie

Ductiliteit verwijst naar het vermogen van een materiaal om 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 taaiheid en kneedbaarheid.

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

Legeringen vertonen weerstand tegen druk als de korrelgrootte door het metaalmengsel beter verwerkbaar wordt. De buigzaamheid hangt af van de korrelgrootte van het materiaal, terwijl de kneedbaarheid afhankelijk is van de kristalstructuur.

Referentie:
1. "Malleability." Infoplease. N.p., n.d. Web. 15 feb. 2017.
2. "Wendbaarheid in metalen." Physics Stack Exchange. N.p., n.d. Web. 15 feb. 2017.
3. Truitt, Benjamin. "Compressieve stress: definitie, formule en maximum." Study.com. N.p., n.d. Web. 15 feb. 2017.
4. Bell, Terence. "Uitleg over leefbaarheid | Compressieve stress en metalen. "De balans. N.p., n.d. Web. 15 feb. 2017.
5. "Hoe de vervormbaarheid van metaal verandert wanneer korrels worden verkleind?" Physics Forums - The Fusion of Science and Community. N.p., n.d. Web. 15 feb. 2017.

Afbeelding met dank aan:
1. "Geëmailleerde litz koperdraad" door Alisdojo - Eigen werk (CC0) via Commons Wikimedia
2. "Mg-sheets en ingots" door CSIRO (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia