La ductilité est une mesure de la capacité d'un métal à résister aux contraintes de traction - toute force qui éloigne les deux extrémités d'un objet l'une de l'autre. Le jeu de tir à la corde fournit un bon exemple de contrainte de traction appliquée à une corde. La ductilité est la déformation plastique qui se produit dans le métal à la suite de ces types de déformation. Le terme "ductile" signifie littéralement qu'une substance métallique est capable d'être étirée en un fil mince sans devenir plus faible ou plus fragile dans le processus.
Métaux ductiles
Métaux à ductilité élevée, tels que cuivre—Peut être tiré en fils longs et fins sans se casser. Historiquement, le cuivre a été un excellent conducteur d'électricité, mais il peut conduire à peu près n'importe quoi. Métaux à faible ductilité, tels que bismuth, se rompra lorsqu'ils seront soumis à des contraintes de traction.
Les métaux ductiles peuvent être utilisés dans plus qu'un simple câblage conducteur. Or, platine, et l'argent est souvent tiré en longs brins pour une utilisation dans les bijoux, par exemple. L'or et le platine sont généralement considérés comme faisant partie des métaux les plus ductiles. Selon le
Musée américain d'histoire naturelle, l'or peut être étiré sur une largeur de seulement 5 microns ou cinq millionièmes de mètre d'épaisseur. Une once d'or pourrait être tirée sur une longueur de 50 milles.Les câbles en acier sont possibles en raison de la ductilité des alliages qui y sont utilisés. Ceux-ci peuvent être utilisés pour de nombreuses applications différentes, mais ils sont particulièrement courants dans les projets de construction, tels que les ponts, et dans les réglages d'usine pour des choses telles que les mécanismes de poulie.
Ductilité vs Malléabilité
Par contre, malléabilité est la mesure de la capacité d'un métal à résister à la compression, comme le martelage, le roulement ou le pressage. Alors que la ductilité et la malléabilité peuvent sembler similaires en surface, les métaux ductiles ne sont pas nécessairement malléables et vice versa. Un exemple courant de la différence entre ces deux propriétés est conduire, qui est très malléable mais pas très ductile en raison de sa structure cristalline. La structure cristalline des métaux dicte leur déformation sous contrainte.
Les particules atomiques que les métaux de maquillage peuvent déformer sous contrainte, soit en se glissant les unes sur les autres, soit en s'éloignant les unes des autres. Les structures cristallines de métaux plus ductiles permettent d'étirer les atomes du métal plus loin, un processus appelé «jumelage». Les métaux plus ductiles sont ceux qui se jumellent plus facilement. Dans les métaux malléables, les atomes se roulent les uns sur les autres dans de nouvelles positions permanentes sans rompre leurs liaisons métalliques.
La malléabilité dans les métaux est utile dans de multiples applications qui nécessitent des formes spécifiques conçues à partir de métaux qui ont été aplatis ou roulés en feuilles. Par exemple, les corps des voitures et des camions doivent être façonnés selon des formes spécifiques, tout comme les ustensiles de cuisine, les canettes pour les aliments et boissons emballés, les matériaux de construction, etc.
L'aluminium, utilisé dans les boîtes de conserve pour aliments, est un exemple de métal malléable mais non ductile.
Température
La température influe également sur la ductilité des métaux. Lorsqu'ils sont chauffés, les métaux deviennent généralement moins cassants, ce qui permet une déformation plastique. En d'autres termes, la plupart des métaux deviennent plus ductiles lorsqu'ils sont chauffés et peuvent être plus facilement tirés dans les fils sans se casser. Le plomb se révèle être une exception à cette règle, car il devient plus fragile à mesure qu'il est chauffé.
La température de transition ductile-fragile d'un métal est le point auquel il peut résister à la traction ou à une autre pression sans se fracturer. Les métaux exposés à des températures inférieures à ce point sont susceptibles de se fracturer, ce qui en fait une considération importante lors du choix des métaux à utiliser à des températures extrêmement froides. Un exemple populaire est le naufrage du Titanic. De nombreuses raisons ont été émises pour expliquer pourquoi le navire coule, et parmi celles-ci figure l'impact de l'eau froide sur l'acier de la coque du navire. Le temps était trop froid pour la température de transition ductile-fragile du métal dans la coque du navire, augmentant sa fragilité et le rendant plus sensible aux dommages.