Taaiheid

Het vermogen van een metaal om plastisch te vervormen en daarbij energie te absorberen voordat het breekt, wordt taaiheid genoemd. De nadruk van deze definitie moet worden gelegd op het vermogen om energie te absorberen voordat breuk optreedt. Bedenk dat vervormbaarheid een maat is voor de mate waarin iets plastisch vervormt vóór breuk, maar alleen omdat een materiaal vervormbaar is, maakt dat het nog niet taai. De sleutel tot taaiheid is een goede combinatie van sterkte en taaiheid. Een materiaal met hoge sterkte en hoge ductiliteit zal meer taaiheid hebben dan een materiaal met lage sterkte en hoge ductiliteit. Daarom is één manier om taaiheid te meten het berekenen van de oppervlakte onder de spanning-rek kromme van een trekproef. Deze waarde wordt eenvoudig âmateriaalehardheidâ genoemd en heeft eenheden van energie per volume. Materiaaltaaiheid staat gelijk aan een langzame absorptie van energie door het materiaal.

Er zijn verschillende variabelen die een grote invloed hebben op de taaiheid van een materiaal. Deze variabelen zijn:

• Treksnelheid (belastingssnelheid)
• Temperatuur
• Nokeffect

Een metaal kan een voldoende taaiheid bezitten onder statische belastingen, maar kan bezwijken onder dynamische belastingen of stoten. In het algemeen nemen de vervormbaarheid en dus ook de taaiheid af naarmate de belastingssnelheid toeneemt. Temperatuur is de tweede variabele die een belangrijke invloed heeft op de taaiheid. Naarmate de temperatuur wordt verlaagd, nemen ook de vervormbaarheid en taaiheid af. De derde variabele heet kerfslageffect en heeft te maken met de verdeling van de spanning. Een materiaal kan een goede taaiheid vertonen wanneer de uitgeoefende spanning éénassig is; maar wanneer een multiaxiale spanningstoestand wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van een kerf, kan het materiaal de gelijktijdige elastische en plastische vervorming in de verschillende richtingen niet weerstaan.

Er zijn verschillende standaardtypen taaiheidsproeven die gegevens genereren voor specifieke belastingsomstandigheden en/of ontwerpbenaderingen van onderdelen. Drie van de taaiheidseigenschappen die meer in detail zullen worden besproken zijn 1) kerfslagtaaiheid, 2) kerfslagtaaiheid en 3) breuktaaiheid.