Bir paket lastiğini çektiğinizde uzadığını, ancak porselen bir tabağı düşürdüğünüzde aniden tuzla buz olduğunu görürsünüz. İkisi de bir kuvvete maruz kalır, ancak tepkileri tamamen farklıdır. İşte malzeme biliminde bu iki farklı davranış biçimi Sünek (Ductile) ve Gevrek (Brittle) olarak tanımlanır.
Bu yazımızda, bir malzemenin sünek mi yoksa gevrek mi olduğunu nasıl anlayacağınızı, bu özelliklerin mühendislikteki hayati önemini ve aralarındaki temel farkları detaylıca inceleyeceğiz.
Süneklik, bir malzemenin kopmadan önce ne kadar plastik şekil değiştirebildiğinin bir ölçüsüdür. Daha basit bir ifadeyle; sünek malzemeler, üzerlerine yük bindiğinde hemen kırılmazlar, önce uzar, bükülür veya şekil değiştirirler. Bu süreçte malzemede kalıcı deformasyonlar (plastik deformasyon) meydana gelir.
Sünek Malzemelerin Özellikleri:
Uyarı Verir: Kopmadan önce gözle görülür şekilde deforme olur (örneğin çelik bir kirişin yamulması), bu da tehlikeyi önceden haber verir.
Enerji Yutar: Kırılma anına kadar çok fazla enerji sönümlerler.
Örnekler: Yumuşak çelik, bakır, alüminyum, altın, sakız, kauçuk.
Gevreklik, sünekliğin tam tersidir. Gevrek malzemeler, kuvvet uygulandığında çok az veya hiç esneme yapmadan aniden kırılırlar. Plastik şekil değiştirme kabiliyetleri çok düşüktür.
Gevrek Malzemelerin Özellikleri:
Ani Kırılma: Herhangi bir belirti veya deformasyon göstermeden aniden parçalanırlar (Katastrofik hasar).
Düşük Enerji: Kırılma için gereken enerji genellikle düşüktür, çünkü malzeme esneyerek enerjiyi sönümlemez.
Örnekler: Cam, dökme demir, beton, seramik, tebeşir, taş.
Mühendislik tasarımlarında doğru malzemeyi seçmek için bu iki kavram arasındaki farkları net bir şekilde anlamak gerekir. İşte karşılaştırmalı analiz:
Sünek: Yük altında büyük oranda şekil değiştirir. "Boyun verme" denilen olay gerçekleşir; malzeme kopacağı yerden incelir ve uzar.
Gevrek: Şekil değişimi yok denecek kadar azdır. Malzeme olduğu gibi ikiye ayrılır veya parçalanır.
Bir malzemenin nasıl kırıldığına bakarak türünü anlayabilirsiniz.
Sünek Kırılma: Kırılma yüzeyi mat ve pürüzlüdür. Genellikle "koni ve çanak" (cup and cone) şeklinde bir görünüm oluşur.
Gevrek Kırılma: Kırılma yüzeyi parlak, düz ve granüler (tanecikli) yapıdadır. Camın kırık yüzeyi buna en iyi örnektir.
Sünek: Toklukları yüksektir. Darbeleri ve titreşimleri emebilirler. Bu yüzden deprem bölgelerindeki binalarda sünek çelik kullanımı hayati önem taşır.
Gevrek: Toklukları düşüktür. Darbe aldıklarında enerjiyi ememez ve kırılırlar.
Malzeme testlerinde (Çekme Deneyi):
Sünek: Eğrinin altında kalan alan (tokluk) çok geniştir. Akma noktası belirgindir.
Gevrek: Eğri dik bir şekilde yükselir ve plastik bölgeye neredeyse hiç girmeden aniden sonlanır. Eğrinin altındaki alan çok küçüktür.
| Özellik | Sünek Malzeme | Gevrek Malzeme |
| Kırılma Şekli | Yavaş ve uyarı vererek | Ani ve gürültülü |
| Deformasyon | Yüksek plastik deformasyon | Çok düşük veya yok |
| Örnekler | Çelik, Bakır, Alüminyum | Cam, Beton, Dökme Demir |
| Kırılma Yüzeyi | Pürüzlü, mat, boyun vermiş | Düz, parlak, keskin |
| Darbe Dayanımı | Yüksek | Düşük |
| Sıcaklık Etkisi | Sıcaklık arttıkça süneklik artar | Sıcaklık düştükçe gevreklik artar |
Süneklik ve gevreklik sabit özellikler değildir; sıcaklıkla değişebilirler. Birçok metal oda sıcaklığında sünekken, aşırı soğukta gevrekleşir.
Bunun en trajik örneği Titanik kazasıdır. Gemi yapımında kullanılan çelik levhalar oda sıcaklığında sünekti. Ancak buzlu okyanus sularında bu çelikler "gevrek geçiş sıcaklığının" altına düştü. Buzdağına çarpıldığında gövde esneyip darbeyi emmek yerine, cam gibi gevrek bir şekilde kırılarak büyük bir yarık açılmasına neden oldu.
İnşaat mühendisliğinde genellikle "Sünek Tasarım" tercih edilir. Neden?
Bir bina deprem sırasında aşırı yük aldığında, beton (gevrek) aniden patlayıp çökebilir. Ancak betonun içine yerleştirilen inşaat çeliği (sünek), binanın esnemesini sağlar. Bina hasar görse bile, çelik uzayarak enerjiyi yutar ve binanın aniden yıkılmasını engelleyerek insanların kaçması için zaman kazandırır.
Sünek ve gevrek malzemeler, endüstrinin farklı alanlarında vazgeçilmezdir. Bir arabanın kaportasının kaza anında enerjiyi emmesi için sünek olması istenirken, bir kesici takım ucunun aşınmaması için sert ve gevrek olması istenebilir. Önemli olan, malzemenin davranışını bilmek ve onu doğru yerde kullanmaktır.
