ताण किंवा दाब दिल्यावर धातूंना पाहिजे तसा आकार देता येतो. भार दिल्यावर पाहिजे तो आकार घेण्याच्या क्षमतेला ‘आकार्यता’ म्हणतात. कणीक किंवा मातीच्या गोळ्याप्रमाणे धातू नसल्याने त्यांची आकार्यता मर्यादित असते.
ताणबल अजमावताना ताणामुळे धातूचे लंबन (लांबीमध्ये वाढ) होते. मूळ लांबीच्या कितीपट लांबी वाढली यावरून आकार्यता अजमाविता येते. सामान्य मिश्रधातूंचे ५० ते १००% लंबन झाल्यावर त्यांची आकार्यता संपून त्या तुटतात. विशिष्ट प्रक्रियेनंतर काही मिश्रधातूंचे १,०००% पेक्षाही जास्त लंबन होते. म्हणजेच या मिश्रधातूंची आकार्यता सामान्य धातूंपेक्षा खूपच जास्त असते. अशा आकार्यतेला ‘प्राकार्यता’ म्हणतात.
प्राकार्यतेचा शोध १९३४ मध्येच लागला होता पण आतापर्यंत प्रयोगशाळेतील कुतूहलापलीकडे त्याला महत्त्व नव्हते. प्राकार्यता असलेल्या धातूंना प्लॅस्टिकप्रमाणे कमी भाराने अत्यंत सहज आकार देता येत असल्याने प्राकार्य धातूंचे महत्त्व आता वाढले आहे. आतापर्यंत सु. २० प्राकार्य मिश्रधातू माहीत झाल्या आहेत. या सर्व मिश्रधातू विशिष्ट प्रक्रिया केली, तर प्राकार्य होतात, नाहीतर त्यांना इतर धातूंप्रमाणे मर्यादित आकार्यता असते.
प्राकार्यता सामान्यपणे दोन पद्धतींनी मिळविता येते. पहिल्या पद्धतीत मिश्रधातू प्रावस्थांतराच्या (मिश्रधातूतील भौतिक दृष्ट्या वेगळ्या व रासायनिक संघटन एकसारखे असलेल्या घटकाच्या रूपांतराच्या) तापमानाच्या किंचित वर आणि खाली तापवून तिचे विरूपण (आकारमानात बदल) करतात. प्रावस्थांतर आणि विरूपण एकाच वेळी होत असल्याने मिश्रधातू प्राकार्य होते. तथापि वापराच्या दृष्टीने ही पद्धत फारशी सोयीची नाही.
दुसऱ्या पद्धतीत मिश्रधातूवर प्रथम ऊष्मायांत्रिक प्रक्रिया (उष्णता देणे व ताण किंवा दाब देणे यांचा एकाच वेळी उपयोग करणारी प्रक्रिया) करतात. नंतर मिश्रधातू तिच्या वितळण्याच्या तापमानाच्या सु. निम्म्या तापमानास तापवून तिचे विरूपण करतात. आधीची प्रक्रिया आणि योग्य तापमान यांमुळे मिश्रधातूस प्राकार्यता येते. प्राकार्यतेची ही पद्धत वापराच्या दृष्टीने सोयीची आहे.
प्राकार्य मिश्रधातूंमध्ये दोन प्रावस्था असतात. या दोन्हीही प्रावस्थांच्या कणांचे आकारमान १ ते ५ मायक्रॉन इतके (१ मायक्रॉन = १०–६ मी.) सूक्ष्म असावे लागते, तरच प्राकार्यता दिसून येते. त्याच घटकांच्या आणि घटक प्रावस्थांच्या सामान्य मिश्रधातूंमध्ये कणांचे आकारमान २५ ते २,५०० मायक्रॉन इतके मोठे असते. प्राकार्य धातूंमध्ये असलेल्या सूक्ष्म कणाकार आणि दोन प्रावस्थांच्या रचनेला ‘सूक्ष्म दुपदरी रचना’ म्हणतात. ऊष्मायांत्रिक प्रक्रियेने सामान्य मिश्रधातूंमध्ये सूक्ष्म दुपदरी रचना मिळविता येते. अशा अनेक प्रक्रिया आहेत.
पहिल्या पद्धतीत मिश्रधातूचे तीव्र बहिःसारण करतात. बहिःसारणात मिश्रधातू लहान छिद्रातून ढकलली गेल्याने तिच्यातील प्रावस्था सूक्ष्म तंतूंच्या आकारात येतात आणि विरूपणात या तंतूंचे सूक्ष्म कण होतात.
दुसऱ्या पद्धतीत मिश्रधातू सामान्य तापमानास दोन प्रावस्थांची आणि उच्च तापमानास एका प्रावस्थेची असावी लागते. अशी मिश्रधातू उच्च तापमानास तापवून तिचे शीघ्रशीतन करतात. यामुळे कमी तापमान असूनही उच्च तापमानाची प्रावस्था थोडा वेळ टिकते आणि नंतर तिचे दोन प्रावस्थांत रूपांतर होते. हा बदल अस्वाभाविकपणे होत असल्याने निर्माण होणाऱ्या प्रावस्थांचा आकार सूक्ष्म असतो. याच मिश्रधातूचे मंदशीतन केल्यास प्राकार्यता नसलेली मिश्रधातू मिळते.
तिसऱ्या पद्धतीत मिश्रधातू एका प्रावस्थेला येईल इतकी तापवून तिचे विरूपण करतात. विरूपण होत असतानाच तिचे तापमान उतरून तिच्यात दोन प्रावस्था निर्माण होतात. प्रावस्थांतर आणि विरूपण एकाच वेळी होत असल्याने सूक्ष्म कणांच्या प्रावस्था निर्माण होतात.
आतापर्यंत उपलब्ध असलेल्या प्राकार्य मिश्रधातूंमध्ये शिसे आणि कथिल (४० –६०), ॲल्युमिनियम आणि जस्त (२२ –७८) आणि लोह, निकेल आणि क्रोमियम यांच्या मिश्रधातू या प्रमुख आहेत.
प्राकार्य धातू अगदी कमी भाराने सहज घडविता येतात. एकदा घडविल्यानंतर मात्र वापरासाठी जरूरी असलेल्या बलाकरिता त्यांची प्राकार्यता नष्ट व्हावयास पाहिजे. जरूर तेव्हा प्राकार्यता मिळविणे आणि नंतर ती नष्ट करणे, हे सहज साध्य झाल्यासच प्राकार्य धातूंचा उपयोग आणि महत्त्व वाढेल.
पहा : आकार्यता.
संदर्भ :
- Arsenault, R. J. Treatise on Materials Science and technology, vol. 6. New York, 1975.
- Thomas, G. and others, Ed., Electron Microscopy and Structure of Materials, Berkeley, 1972.