forlengelse (metallurgi)

Forlengelse er økning av lengden til et materiale under strekk. Forlengelse brukes som ett av flere kriterier når en skal vurdere hvor egnet et metall eller en legering er til en gitt anvendelse, for eksempel en støtfanger eller til bruk som materiale i en formeprosess. For å bestemme mekaniske egenskaper til et metall eller en legering gjennomføres ofte en strekkprøving av prøvestaver av materialet med et gitt tverrsnitt og lengde.

Ved strekkprøvning av materialer måles den den relative økningen av en opprinnelig avmerket målelengde L₀ til lengde L under strekk hvor spenningen er kraft/opprinnelig tverrsnitt (engelsk engineering stress):

\(e = (\frac{\mathrm{(L–L_0)} }{\mathrm{L_0}}) \cdot100 \% \)

I det elastiske området øker forlengelsen tilnærmet proporsjonalt med pålagt spenning (som Hookes lov sier). Ved slutten av det lineære området sier man at materialet begynner å flyte. Det kan ofte være vanskelig å bestemme hvor det lineære området slutter. Man definerer derfor en konvensjonell flytegrense som er den spenningen som gir en permanent relativ forlengelse på 0,2 prosent. Den tilhørende spenningen kalles flytespenning, R_{p 0.2} (engelsk yield strength).

Ved strekking utover det lineære området deformeres prøvestaven plastisk. Den får da en jevn permanent forlengelse fram til et maksimum på strekk-kurven som kalles strekkfasthet, R_m (engelsk tensile strength). Økningen i spenningen fra flytespenning til strekkfasthet kalles fastning eller arbeidsherdning (engelsk work hardening). Når maksimalpunktet passeres, lokaliseres deformasjonen og det oppstår en innsnøring i prøvestaven (engelsk necking).

I det plastiske området er forlengelsen et mål for formbarheten til materialet, og angis da som bruddforlengelse. For et gitt materiale avhenger bruddforlengelsen av målelengden L₀. For runde prøvestaver med diameter D velges vanligvis L₀ = 5D eller 10D, og bruddforlengelsen angis da med symbolet A₅ respektive A₁₀.

Til forskjell fra den gjennomsnittlige forlengelsen som er referert til målelengde L₀, benytter man av og til en absolutt eller «sann» forlengelse, ε, (engelsk true strain), angitt på basis av den aktuelle målelengden L under strekkforsøket:

\(\varepsilon = \intop_{ L_0 }^{L} \frac{\mathrm{d{L}} }{L} = ln(\frac{\mathrm{L} }{\mathrm{L_0}}) \)

Strekk-kurven uttrykkes nå på følgende form:

σ = C εⁿ eller ln σ = ln C + n · ln ε

hvor σ er sann spenning (kraft / aktuelt tverrsnitt), C er en konstant, og n er fastnings-eksponenten. Til vanlig har n en verdi mellom 0,1 og 0,5 ved romtemperatur, og avtar ved høyere temperaturer.