Mechanical Properties of Metals

 

Mechanical Properties of Metals

Often, materials are subject to an external force when they are used. Mechanical engineers calculate those forces, and material scientists determine how materials deform or break as a function of force, time, temperature, and other conditions. Materials scientists learn about these mechanical properties by testing materials.

Some of the essential mechanical properties of the metals are Brittleness, Creep, Ductility, Elasticity, Fatigue, Hardness, Malleability, Plasticity, Resilience, Stiffness, Toughness and Yield strength.

The mechanical properties of metals are explained briefly below.

Brittleness:

The tendency of a material to fracture or fail upon applying a relatively small amount of force, impact or shock.

Creep:

When a metal is subjected to a constant force at a high temperature below its yield point for a prolonged time, it undergoes a permanent deformation.

Ductility:

Ductility is the property by which a metal can be drawn into thin wires. It is determined by percentage elongation and percentage reduction in the metal area.

Elasticity:

Elasticity is the tendency of solid materials to return to their original shape after being deformed.

Fatigue:

Fatigue is material weakening or equipment breakdown subjected to stress, especially a repeated series of stresses.

Hardness:

Hardness is the ability of a material to resist permanent change of shape caused by an external force.

Malleability:

Malleability is the property by which a metal can be rolled into thin sheets.

Plasticity:

Plasticity is the property by which a metal retains its deformation permanently when the external force applied to it is released.

Resilience:

Resilience is the ability of metal to absorb energy and resist soft and impact loads.

Stiffness:

When an external force is applied to metal, it develops an internal resistance. The internal resistance developed per unit area is called stress. Stiffness is the ability of metal to resist deformation under stress.

Toughness:

When a substantial external force is applied to metal, the metal will experience a fracture. Toughness is the ability of metal to resist fracture.

Yield strength:

The ability of a metal to bear gradual progressive force without permanent deformation.

These properties of metals depend on factors like the metal's percentage of composition, heat treatment and microstructure, making it essential to choose metals based on the specific demands of the intended application. 

உலோகங்களின் இயந்திரப் பண்புகள் (Mechanical Properties of Metals)

பொதுவாக, உலோகங்கள் மற்றும் பிற பொருட்கள் பயன்பாட்டில் இருக்கும் போது வெளிப்புற விசைகளுக்கு (External Forces) உட்படுகின்றன. அந்த விசைகளால் பொருள் எவ்வாறு வடிவம் மாறுகிறது அல்லது உடைகிறது என்பதை அதன் இயந்திரப் பண்புகள் தீர்மானிக்கின்றன. இப்பண்புகளைப் பொருள் விஞ்ஞானிகள் (Materials Scientists) பல்வேறு சோதனைகள் மூலம் கண்டறிகின்றனர்.

உலோகங்களின் முக்கிய இயந்திரப் பண்புகள்

1. Brittleness (உடையும் தன்மை)
   • குறைந்த அளவு விசை, அதிர்ச்சி அல்லது தாக்கம் ஏற்பட்டாலே எளிதில் உடைந்து போகும் தன்மை.
   • எடுத்துக்காட்டு: கண்ணாடி, காஸ்ட் இரும்பு (Cast Iron).
2. Creep (மெதுவான நிரந்தர வடிவமாற்றம்)
   • அதிக வெப்பநிலையில், நீண்ட நேரம் நிலையான சுமை (Constant Load) செயல்பட்டால், உலோகம் மெதுவாக நிரந்தரமாக வடிவம் மாறும் தன்மை.
3. Ductility (கம்பியாக இழுக்கும் தன்மை)
   • உலோகத்தை உடையாமல் மெல்லிய கம்பியாக (Wire) இழுக்கக்கூடிய தன்மை.
   • எடுத்துக்காட்டு: செம்பு (Copper), அலுமினியம் (Aluminium).
4. Elasticity (மீள்தன்மை)
   • வெளிப்புற விசை நீக்கப்பட்ட பிறகு, உலோகம் தனது ஆரம்ப வடிவத்திற்கு திரும்பும் தன்மை.
   • எடுத்துக்காட்டு: ஸ்பிரிங் எஃகு (Spring Steel).
5. Fatigue (மீண்டும் மீண்டும் சுமை காரணமான பலவீனம்)
   • மீண்டும் மீண்டும் ஏற்படும் சுமை அல்லது அதிர்வுகளால் (Repeated Stress) உலோகம் பலவீனமடைந்து இறுதியில் உடையும் தன்மை.
6. Hardness (கடினத்தன்மை)
   • கீறல் (Scratch), தேய்மானம் (Wear) அல்லது நிரந்தர வடிவமாற்றத்தை எதிர்க்கும் திறன்.
   • எடுத்துக்காட்டு: வைரம் (Diamond), கடின எஃகு (Hardened Steel).
7. Malleability (தகடாக மாற்றும் தன்மை)
   • உலோகத்தை உடையாமல் மெல்லிய தகடாக (Sheet) மாற்றக்கூடிய தன்மை.
   • எடுத்துக்காட்டு: தங்கம் (Gold), வெள்ளி (Silver).
8. Plasticity (நிரந்தர வடிவமாற்றத் தன்மை)
   • வெளிப்புற விசை நீக்கப்பட்ட பின்னரும், உலோகம் பெற்ற புதிய வடிவத்தை நிரந்தரமாக தக்க வைத்துக்கொள்ளும் தன்மை.
9. Resilience (அதிர்ச்சி ஆற்றலை உறிஞ்சும் தன்மை)
   • அதிர்ச்சி அல்லது திடீர் சுமையின்போது ஆற்றலை உறிஞ்சி சேதமடையாமல் தாங்கும் திறன்.
10. Stiffness (வளைவுத் தடுப்பு தன்மை)

• வெளிப்புற விசையால் ஏற்படும் வளைவு அல்லது வடிவமாற்றத்தை எதிர்க்கும் திறன்.
• அதிக Stiffness கொண்ட பொருள் குறைவாக வளைவும்.

11. Toughness (உடைதலை எதிர்க்கும் தன்மை)

• அதிக விசை அல்லது அதிர்ச்சியிலும் உடையாமல் தாங்கும் திறன்.
• Toughness அதிகமான பொருட்கள் உடைவதற்கு முன் அதிக ஆற்றலை உறிஞ்சும்.

12. Yield Strength (விளைவு வலிமை)

• நிரந்தர வடிவமாற்றம் ஏற்படாமல் ஒரு உலோகம் தாங்கக்கூடிய அதிகபட்ச சுமை.

---

உலோகங்களின் இயந்திரப் பண்புகளை பாதிக்கும் காரணிகள்

உலோகங்களின் இயந்திரப் பண்புகள் பின்வரும் காரணிகளைப் பொறுத்து மாறுபடும்:

• வேதியியல் கலவை (Chemical Composition)
• வெப்பச் சிகிச்சை (Heat Treatment)
• நுண்கட்டமைப்பு (Microstructure)
• உற்பத்தி முறை (Manufacturing Process)
• இயக்க வெப்பநிலை (Operating Temperature)

---

முடிவுரை

ஒரு உலோகத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டிற்கு தேர்வு செய்யும்போது, அதன் இயந்திரப் பண்புகள் மிகவும் முக்கியமானவை. வலிமை, கடினத்தன்மை, மீள்தன்மை, உடையும் தன்மை, வளைவுத் தடுப்பு, கம்பியாக இழுக்கும் தன்மை போன்ற பண்புகளை கருத்தில் கொண்டு சரியான உலோகத்தைத் தேர்வு செய்வது பாதுகாப்பான மற்றும் நீடித்த செயல்திறனை உறுதி செய்கிறது.