Duktilnost
Tudi: raztegljivost, vlečljivost, preoblikovljivost
Duktilnost je lastnost snovi, da se pod natezno obremenitvijo plastično deformira, ne da bi se zlomila.
Duktilnost je ena najizrazitejših mehanskih lastnosti plemenitih kovin in odločilen razlog za njihov industrijski ter obrtniški pomen. Opisuje sposobnost trdnega telesa, da se pod delujočo natezno napetostjo trajno plastično deformira – torej razteza, vleče ali upogiba – ne da bi se pri tem strgalo ali zlomilo. Nasprotje duktilnosti je krhkost: krhke snovi, kot sta steklo ali sivo lito železo, odpovejo brez opazne plastične deformacije, sunkovito.
Kako nastane duktilnost
Na atomski ravni duktilnost temelji na sposobnosti ravnin kristalne mreže, da pod strižno napetostjo drsijo druga ob drugi. Ta pojav se imenuje gibanje dislokacij. Kovine s ploskovno centrirano kubično (FCC) strukturo mreže – med katere sodijo zlato, srebro, platina, paladij in baker – imajo posebej veliko drsnih ravnin (12 neodvisnih drsnih sistemov) in so zato izredno duktilne.
Duktilnost se praviloma meri z dvema veličinama iz standardiziranega nateznega preskusa (DIN EN ISO 6892-1):
Raztezek ob pretrgu A = (Lf - L0) / L0 × 100 %
Kontrakcija Z = (S0 - Su) / S0 × 100 %
- L0 = začetna merilna dolžina, Lf = merilna dolžina po pretrgu
- S0 = začetni presek, Su = presek na mestu pretrga
Visoka vrednost pri obeh veličinah pomeni visoko duktilnost.
Duktilnost najpomembnejših plemenitih kovin v primerjavi
| Kovina | Raztezek ob pretrgu (tipično) | Posebnost |
|---|---|---|
| Zlato | > 40 % | najbolj duktilna kovina; 1 g → ~3 km žice |
| Srebro | ~50 % | najvišja duktilnost med kovanskimi kovinami |
| Platina | 35–40 % | duktilna, a bolj žilava od zlata |
| Paladij | ~30 % | podoben platini, hladno preoblikovljiv |
| Baker | 40–50 % | osnova mnogih zlitin; visoka prevodnost |
Zlato je najbolj duktilna znana kovina. Iz enega samega grama zlata je mogoče izvleči žico dolžine približno 3000 metrov; skovano v zlato folijo doseže debelino manj kot 0,1 mikrometra – kar je manj kot tisočinka debeline človeškega lasu.
Praktičen pomen za vlagatelje in obdelavo plemenitih kovin
Visoka duktilnost zlata in srebra oba materiala že tisočletja uvršča med najbolj priljubljene surovine za nakit, kovance in palice. Za vlagatelje je posredno pomembna:
- Kovanje kovancev: duktilne kovine je mogoče kovati brez razpok. Fini reliefi na naložbenih kovancih, kot je krugerrand, nastanejo le s plastično deformacijo v kovniškem pečatu.
- Zlitine: čisto zlato (999) je zelo mehko in duktilno; z legirnimi kovinami, kot sta baker ali srebro, trdota naraste na račun duktilnosti. Zlato 585 ali 750 je zato bolj vsakdanje uporabno, a manj preoblikovljivo kot čisto zlato.
- Prepoznavanje ponaredkov: volfram ima skoraj enako gostoto kot zlato, a je bistveno bolj krhek in trd. Mehanski preskusi (upogibni preskus, zvočni test) izkoriščajo to razliko v duktilnosti za preverjanje pristnosti – kot dopolnilo določanju gostote in rentgenski fluorescenčni analizi.
- Recikliranje: preoblikovljivost olajša recikliranje – staro zlato in staro srebro je mogoče pretaliti in na novo oblikovati brez izgube materiala zaradi loma.
Trenutno talilno vrednost svojih plemenitih kovin lahko preprosto ugotovite prek spleta.
Vpliv temperature in hladne deformacije
Duktilnost ni nespremenljiva konstanta: pri nizkih temperaturah pri nekaterih kovinah upade (hladna krhkost), pri visokih temperaturah pa naraste. Hladna deformacija (npr. valjanje ali kovanje) poveča gostoto dislokacij v kristalni mreži in vodi do hladne utrditve – kovina postane trša, a manj duktilna. Z naknadnim žarjenjem (rekristalizacijskim žarjenjem) se prvotna duktilnost večinoma povrne.
Na kratko
Duktilnost je razlog, zakaj je plemenite kovine mogoče že tisočletja oblikovati, kovati in reciklirati. Zlato to lastnost vodi med vsemi znanimi kovinami in ostaja tako za industrijsko obdelavo kot za izdelavo kakovostnih naložbenih kovancev in palic nenadomestljivo.