Sitkeys
Myös: venyvyys, muovautuvuus, muokattavuus
Sitkeys tarkoittaa materiaalin ominaisuutta muovautua plastisesti vetokuormituksen alaisena murtumatta.
Sitkeys on yksi jalometallien merkittävimmistä mekaanisista ominaisuuksista ja ratkaiseva syy niiden teolliselle kuin käsityölliselle merkitykselle. Se kuvaa kiinteän kappaleen kykyä muovautua vaikuttavan vetojännityksen alaisena pysyvästi plastisesti – eli venyä, oikentua tai taipua – murtumatta tai halkeamatta. Sitkeyden vastakohta on hauraus: hauraat materiaalit kuten lasi tai valurauta pettävät äkillisesti ilman mainittavaa plastista muodonmuutosta.
Miten sitkeys syntyy
Atomitasolla sitkeys perustuu kidehilatasojen kykyyn liukua toistensa suhteen leikkausjännityksen alaisena. Tätä ilmiötä kutsutaan dislokaatioliikkeeksi. Metallit, joilla on pintakeskeinen kuutiollinen (fcc) kiderakenne – näihin kuuluvat kulta, hopea, platina, palladium ja kupari – omaavat erityisen paljon liukutasoja (12 riippumatonta liukujärjestelmää) ja ovat siksi erittäin sitkeitä.
Sitkeys mitataan yleensä kahdella tunnussuureella normitetusta vetokokeesta (ISO 6892-1):
Murtovenymä A = (Lf - L0) / L0 × 100 %
Kurouma Z = (S0 - Su) / S0 × 100 %
- L0 = alkumittapituus, Lf = mittapituus murtuman jälkeen
- S0 = alkupoikkileikkaus, Su = poikkileikkaus murtokohdassa
Korkea arvo molemmissa suureissa tarkoittaa korkeaa sitkeyttä.
Tärkeimpien jalometallien sitkeys vertailtuna
| Metalli | Murtovenymä (tyypillinen) | Erityispiirre |
|---|---|---|
| Kulta | > 40 % | sitkein metalli ylipäätään; 1 g → ~3 km lankaa |
| Hopea | ~50 % | korkein sitkeys kolikkometalleista |
| Platina | 35–40 % | sitkeä, mutta sitkoisempi kuin kulta |
| Palladium | ~30 % | platinan kaltainen, kylmämuovattava |
| Kupari | 40–50 % | monien seosten perusta; korkea johtavuus |
Kulta on sitkein tunnettu metalli ylipäätään. Yhdestä ainoasta grammasta kultaa voidaan vetää noin 3 000 metrin pituinen lanka; lehtikullaksi taottuna se saavuttaa alle 0,1 mikrometrin kalvopaksuuksia – tämä vastaa alle tuhannesosaa ihmisen hiuksen paksuudesta.
Käytännön merkitys jalometallisijoittajalle ja jalostukseen
Kullan ja hopean korkea sitkeys tekee molemmista metalleista vuosituhansien ajan suosituimman materiaalin koruille, kolikoille ja harkoille. Sijoittajalle se on epäsuorasti merkityksellinen:
- Kolikoiden lyönti: sitkeitä metalleja voidaan lyödä ilman halkeamia. Hienot reliefit bullion-kolikoissa kuten Krugerrandissa syntyvät vain plastisella muodonmuutoksella lyöntistanssissa.
- Seokset: puhdas kulta (999) on hyvin pehmeää ja sitkeää; seosmetallien kuten kuparin tai hopean myötä kovuus kasvaa sitkeyden kustannuksella. 585- tai 750-kulta on siksi arkikäyttöön soveltuvampaa, mutta vähemmän muovattavaa kuin puhdas kulta.
- Väärennösten tunnistus: volframilla on lähes sama tiheys kuin kullalla, mutta se on huomattavasti hauraampi ja kovempi. Mekaaniset testit (taivutuskoe, äänitesti) hyödyntävät tätä sitkeyseroa aitouden tarkistukseen – täydentäen tiheyden määritystä ja röntgenfluoresenssianalyysia.
- Kierrätys: muovautuvuus helpottaa kierrätystä – romukulta ja romuhopea voidaan sulattaa ja muotoilla uudelleen ilman materiaalihävikkiä murtuman kautta.
Jalometalliesi ajantasaisen sulatusarvon voit selvittää kätevästi verkossa.
Lämpötilan ja kylmämuovauksen vaikutus
Sitkeys ei ole muuttumaton vakio: matalissa lämpötiloissa se joillakin metalleilla vähenee (kylmähauraus), korkeissa lämpötiloissa lisääntyy. Kylmämuovaus (esim. valssaus tai takominen) lisää dislokaatiotiheyttä kidehilassa ja johtaa muokkauslujittumiseen – metalli muuttuu kovemmaksi mutta vähemmän sitkeäksi. Sen jälkeisellä hehkutuksella (rekristallisaatiohehkutus) alkuperäinen sitkeys palautetaan pitkälti.
Lyhyesti muistiin
Sitkeys on syy siihen, miksi jalometalleja on voitu vuosituhansien ajan muotoilla, lyödä ja kierrättää. Kulta johtaa tässä ominaisuudessa kaikkien tunnettujen metallien joukossa ja pysyy siten korvaamattomana sekä teolliselle jalostukselle että laadukkaiden sijoituskolikoiden ja harkkojen valmistukselle.