Hvad sker der, når en kraft påføres metal?

* Type kraft: Er det en trækkraft (træk), trykkraft (skubbe), forskydningsstyrke (glidning) eller torsionskraft (vridning)?

* Størrelse af styrken: Hvor stærk er kraften?

* varighed af styrken: Er det en pludselig indflydelse eller en vedvarende styrke?

* Temperatur: Er metalet varmt eller koldt?

* Materielle egenskaber: Hvilken type metal er det (stål, aluminium, kobber osv.)?

Her er en sammenbrud af nogle almindelige reaktioner på kræfter, der anvendes til metaller:

Elastisk deformation:

* små kræfter: Metallet kan deformere elastisk , hvilket betyder, at det vil vende tilbage til sin oprindelige form, når kraften fjernes. Dette er som at strække et gummibånd.

* stress-belastningskurve: Dette er en graf, der viser, hvordan metal deformeres under stigende kraft. Den elastiske region af kurven repræsenterer det punkt, hvor deformationen er reversibel.

plastisk deformation:

* Større kræfter: Hvis kraften overstiger metalens elastiske grænse, vil metallet deformere plastisk , hvilket betyder, at det permanent vil ændre form. Dette er som at bøje en papirclip.

* Udbyttestyrke: Dette er punktet på stress-belastningskurven, hvor metallet begynder at deformere permanent.

* Arbejdshærdning: Når metallet gennemgår plastdeformation, bliver det stærkere og sværere. Dette skyldes, at metalens interne struktur omarrangeres.

brud:

* Ekstremt høje kræfter: Hvis kraften er stærk nok, kan metallet brud eller pause.

* Ultimate trækstyrke: Dette er punktet på stress-belastningskurven, hvor metallet ikke længere kan understøtte mere belastning.

* duktilitet: Dette er et mål for, hvor meget et metal kan strækkes eller deformeres, før det går i stykker.

Andre effekter:

* kryb: Under vedvarende belastning kan nogle metaller langsomt deformeres over tid, selv ved temperaturer under udbyttet.

* træthed: Gentagne stresscyklusser kan føre til mikroskopiske revner i metallet, hvilket til sidst kan forårsage fiasko.

* Varmeproduktion: Når en kraft påføres metal, konverteres noget af energien til varme.

Eksempler:

* Træk på en ledning: Tråden strækker sig elastisk, indtil kraften overstiger dens udbyttestyrke, på hvilket tidspunkt den begynder at deformere permanent. Hvis kraften øges yderligere, vil ledningen til sidst gå i stykker.

* Bøjning af en metalstang: Stangen bøjer sig elastisk, indtil den når sit udbyttepunkt, på hvilket tidspunkt den permanent bøjes.

* rammer en søm med en hammer: Påvirkningskraften forårsager plastdeformation af neglens hoved og kører den ind i træet.

At forstå, hvordan metaller reagerer på kræfter, er afgørende for teknik, da det muliggør design af sikre og pålidelige strukturer, maskiner og værktøjer.