Vetokokeen lopputulosalumiinin,magnesiumin japiin seoksella. Kuroutuma sekä kupin ja kartion mukaiset murtumispinnat ovat tyypillisiä venyville metalleille.Valuraudalle suoritettu vetokoe osoittaa vähäistä venyvyyttä.
Venyvyys merkitsee materiaalitieteessä kiinteän aineen kykyä muuttaa venyttävän jännityksen alaisena muotoaan ilman, että se kuitenkaan katkeaa. Sitä kuvataan usein sanomalla, että materiaali voidaan venyttää pitkäksi ja ohueksi langaksi.[1] Venyvyyteen läheisesti liittyvä ominaisuus ontaottavuus, joka merkitsee sitä, että materiaalia, varsinkinmetallia, voidaan takoa tai valssata hyvin ohueksi levyksi tai kalvoksi. Nämä molemmat mekaaniset ominaisuudet ovat aineenplastisuuden ilmenemismuotoja ja osoittavat, millä tavoin ja minkä verran materiaalia voidaan muovailla niin, että kappaleen muodonmuutos jää pysyväksi, mutta kappale ei rikkoudu osiin. Nämä materiaalien ominaisuudet riippuvat myös lämpötilasta ja paineesta, mitä riippuvuutta on tutkinut muun muassaPercy Bridgman osana korkeissa paineissa esiintyvien ilmiöiden tutkimusta, josta hän saiNobelin fysiikanpalkinnon.
Suuri venyvyys ja taottavuus esiintyvät usein, mutta eivät aina yhdessä. Esimerkiksikulta on sekä hyvin venyvää että hyvin taottavaa, kun taaslyijyllä on pieni venyvyys, mutta suuri taottavuus.[2]
Venyvyys on erityisen tärkeäämetallien käsittelyssä, sillä materiaalia, joka murtuu, rikkoutuu tai särkyy jännityksen vaikutuksesta, ei voida muotoillatakomalla,valssaamalla tai vetämällä.
Monille metalleille tyypillinen suuri venyvyys aiheutuuatomien välisistämetallisidoksista. Metallisidoksessavalenssielektronit ovat delokalisoituneet eivätkä ole sidoksissa mihinkään tiettyyn atomiin. Delokalisoituneiden elektronien ansioista metalliatomit voivat liukua toistensa ohi ilman, että niihin missään vaiheessa kohdistuu voimakkaita hylkiviä voimia, jotka vastaavassa tilanteessa saavat muut materiaalit särkymään.
Venyvyyden mittana voidaan käyttää murtojännitystä eli sitä jännitystä, joka saa yksiakselisessavetokokeessa käytetyn sauvan katkeamaan. Muita yleisesti käytettyjä mittoja ovatmurtokurouma eli suhde, joka osoittaa, minkä verran sauvan poikkipinta-ala pienenee, ennen kuin se katkeaa:[3]missäS0 on sauvan alkuperäinen poikkipinta-ala jaSx poikkipinta-ala sauvan katketessa, sekämurtovenymä, joka osoittaa, minkä verran sauva venyy suhteessa alkuperäiseen pituuteensa, ennen kuin se katkeaa:,missäl0 on sauvan alkuperäinen pituus elimittapituus,lk sauvan pituus sen katketessa.[4] Vakiot ja ovat materiaalin ominaisuuksia, kun taas suhde on sauvan muotoa kuvaavamuototekijä. Eri materiaaleille saadut murtovenymät ovat kuitenkin vertailukelpoisia vain, jos muototekijällä on jokin kiinteä arvo. Tavallisesti käytetään jokolyhyttä suhdesauvaa, jonka alkuperäinen pituus on viisi kertaa paksuus, taipitkää suhdesauvaa, jonka alkuperäinen pituus on kymmenen kertaa sen paksuus.[4]
Kaikista metalleista venyvin onplatina.[5][1] Kolme seuraavaksi venyvintä ovathopea jakupari sekä neljäntenäkulta, joka on myös kaikkeintaottavin metalli.[1]Teräksen venyvyys riippuu suuresti siinä olevien seosaineiden pitoisuuksista. Suurihiilipitoisuus vähentää teräksen venyvyyttä.
Katkenneiden pyöreiden metallitankojen muoto vetokokeen jälkeen (a) Haurasmurtuma (b) Sitkeä murtuma (c) Täysin sitkeä murtuma
Metallin venyvä–hauras -transitiolämpötila, usein lyhyestitransitiolämpötila.[6] (engl.ductile–brittle transition temperature, DBTT), on lämpötila, jossa seniskusitkeys alittaa jonkin sovitun energia-arvon, teräksellä tyypillisesti 27 J[6] Karkeasti määriteltynä se on lämpötila, jonka yläpuolella metalli on sitkeää ja venyvää, alapuolella haurasta. Vaikka transitiolämpötila ei ole yksikäsitteisesti määritettävissä vaan riippuu käytetystä koetusmenetelmästä, sillä on suuri merkitys, sillä jos metalli jäähtyy DBTT:n alapuolelle, sillä on paljon suurempi taipumus särkyä iskun vaikutuksesta sen sijaan, että se vain taipuisi tai muuttaisi muotoaan. Esimerkiksizamak 3 on hyvin venyvää huoneenlämmössä, mutta särkyy iskun vaikutuksesta nollaa alemmissa lämpötiloissa. DBTT on hyvin tärkeä tekijä, joka on otettava huomioon valittaessa materiaalia tarkoitukseen, jossa se on alttiina mekaanisille jännityksille.
Vastaava ilmiö,lasitransitio, esiintyy myöslasissa japolymeereissä, joskin ilmiön mekanismi on näissä amorfisissa materiaaleissa toisenlainen kuin metalleissa.
Joillakin materiaaleilla tämä transitio on jyrkempi kuin toisilla. Esimerkiksi se on yleensä jyrkempi niillä metalleilla, joilla on tilakeskeinen kuutiollinen (bcc)kiderakenne, kuin niillä, joiden kiderakenne on pintakeskeinen kuutiollinen (fcc). Tämä voidaan todeta vertailemalla esimerkiksiviiloihin käytettyä haurastanuorrutettuamartensiittista terästä, jolla ontetragonaalinen pintakeskeinen kiderakenne, ja toisaalta sitkeää ja venyvääkarkaistuaausteniittista terästä, jolla on tilakeskeinen kuutiollinen kiderakenne. DBTT:hen voivat myös vaikuttaa ulkoiset tekijät kutenneutronisäteily, jonka vaikutuksesta metalliin syntyy lisääkidevirheitä, jolloin sen venyvyys pienenee ja DBTT kohoaa.
Transitiolämpötila voidaan mitata esimerkiksi suorittamallanelipistetaivutuskoe eri lämpötiloissa. Kun koe suoritetaan korkeammassa lämpötiloissa,dislokaatioita syntyy enemmän. Jossakin tietyssä lämpötilassa dislokaatiot parantavat materiaalin sitkeyttä siinä määrin, että tietyn suuruisen jännityksen aikaansaama muodonmuutos ei saavuta kriittistä arvoa (KiC), jossa sauva katkeaisi. Lämpötila, jossa tämä tapahtuu, on transitiolämpötila. Jos koe tehdään suuremmalla jännityksellä, tarvitaan enemmän dislokaatioita, jottahaurasmurtumaa ei syntyisi, ja niinpä transitiolämpötila on korkeampi.
Käännös suomeksi
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista. Alkuperäinen artikkeli:en:Ductility
↑abcNorris ja Ross McWhirter: ”Taottavuus ja venyvyys”, Guinnessin Ennätysten kirja (vanhin suomenkielinen painos), s. 142. Suomentanut Juhani Stenqvist, Matti Käki. Otava, 1968.
↑abVeikko Lindroos, Martti Sulonen, Mauri Leistinen (alun perin H. M. Miekk-oja): ”Vetokoe”, Uudistettu Miekk-ojan metallioppi, s. 691-694. Teknillisten tieteiden akatemia, Otava, 1986. ISBN 951-666-216-1
↑abVeikko Lindroos, Martti Sulonen, Mauri Leistinen (alun perin H. M. Miekk-oja): ”Transitiolämpötila”, Uudistettu Miekk-ojan metallioppi, s. 708–711. Teknillisten tieteiden akatemia, Otava, 1986. ISBN 951-666-216-1
