Süneklik, Gevreklik ve TİTANİK!

İnce plastik bir malzemeyi büktüğünüzü düşünün. Onu koparmak için sürekli eğip-bükme hareketine maruz bırakmak zorunda kalırız. Defalarca bu işlemi gerçekleştikten sonra kopartabiliriz. Tam tersi ince ahşap bir malzemeyi bükme hareketine maruz bıraktığınızı düşünün. Ahşap malzeme hemen kırılacaktır. Birini kırmak-koparmak için defalarca kez bükerken, bir diğeri tek seferde kırılacaktır. Peki bu malzemeler arasındaki fark nedir? Bu yazımda malzemelerin mekanik özelliklerinden olan süneklik, gevreklik ve tokluk hakkında bilgi vererek yukarıdaki sorunun cevabını açıklayacağım. Ayrıca Titanik faciasının bu konuyla ilgisi üzerine kısa bir bilgi vereceğim. Öncelikle 2 tip olan deformasyon çeşitlerinden bahsedelim.

Elastik Deformasyon: Malzemede kalıcı şekil değişikliği oluşmadan meydana gelen deformasyon çeşididir. Maruz kalınan kuvvet ortadan kalktığında malzeme eski şekline geri döner. Örneğin bir lastiği koparmadan küçük bir miktar kuvvet ile çektiğinizi düşünün. Çekmeyi bıraktığınız zaman lastik eski
şekline geri dönecektir.

Plastik Deformasyon: Malzemenin maruz kaldığı kuvvet sonucu kalıcı şekil değişimine uğramasıdır. Yük ortadan kalktığında malzeme eski şekline geri dönemez. Örneğin ince bir demir alüminyum parçayı bükme hareketine maruz bırakırsak, kuvvet ortadan kalktığı takdirde malzeme eski şekline geri dönemeyecektir.

1. Sünek Kırılma
Süneklik, bir malzemenin şekil değiştirmeye  yatkınlığının bir ölçüsüdür. Sünek malzemeler kopmadan önce hem elastik hem de plastik şekil değişimine uğrar. Kırılmadan önce yüksek miktarda enerji absorbe ederek plastik deformasyona uğrar. Süneklik sıcaklığa, şekil değiştirme hızına ve gerilme durumlarına bağlıdır. Sünek bir malzemenin yeterince düşük sıcaklıklarda gevrek kırılması söz konusudur.

2. Gevrek Kırılma
Gevrek malzemeler, sünek davranış gösteren malzemelerin tam tersi gibi düşünülebilir. Çok küçük plastik deformasyon sonucu hızlı çatlak ilerlemesi ile malzemenin aniden kırılması olayıdır. Yukarıdaki görselde çelik bir malzemenin gevrek kırılması sonucu oluşmuş karakteristik düz kırılma yüzeyi görülmektedir. Yani gevrek malzemeler şekil değiştirmeye yatkın olmayan malzemelerdir. Bu malzemelere kuvvet uygulandığı zaman küçük bir miktar şekil değiştirmeye uğrar ve kırılır.

Tokluk  malzemenin enerjiyi absorbe etme yeteneğine verilen isimdir. Gerilme-şekil değiştirme eğrisinin altında kalan alan tokluğa eşittir. Tokluğun bir diğer tanımı kırılmaya karşı gösterilen dirençtir. Peki sünek malzemeler mi daha toktur yoksa gevrek malzemeler mi? Bu soruyu şu şekilde açıklayabiliriz: Sünek davranış gösteren malzemeler, bir miktar plastik deformasyona karşı koyabilmektedirler. Fakat gevrek malzemeler düşük plastik deformasyonlar sonucu hemen kırılabilmektedirler. Yanı tokluğun tanımından yola çıkarak sünek malzemeler, gevrek malzemelere göre daha ‘toktur’ diyebiliriz. Tok malzemeler bir darbe anında enerjiyi absorbe ederler. Örneğin otomobillerde tokluk değeri yüksek malzemelerden yararlanılır. Çünkü herhangi bir darbe anında açığa çıkan enerjinin bir kısmı, tokluk değeri yüksek malzeme tarafından absorbe edilmesi istenmektedir. Bu sayede araç içerisindeki yolcular darbe enerjisini daha az hissetmektedir. Bu yüzden sert ve gevrek malzemeler yerine tok malzemeler tercih edilmektedir.

TİTANİK!

1912’de gerçekleşen Titanik faciasının sebeplerinden biri de bu konuyla ilgilidir. 1514 kişinin yaşamını yitirdiği bu kazada, Titanik gemisinin gövdesinin  yapımında kullanılan çelik malzeme, geminin seyahat ettiği 0 derecenin altındaki soğuk sularda gevrekleşmiştir. Yani tokluk değeri düşmüştür. Bunun sonucunda geminin buz dağına çarpmasıyla birlikte  gövde malzemesi darbeye dayanamayarak anında kırılmıştır. Bu durum sünek malzemelerinde sıcaklığa bağlı olarak gevrek davranış gösterebileceğinin acı bir örneği olmuştur.