સુઘટ્યતા (plasticity) : પદાર્થનો એક પ્રકારનો ગુણધર્મ. ભૌતિકવિજ્ઞાન (physics) તથા પદાર્થવિજ્ઞાન(material’s science)માં સુઘટ્યતા એક પ્રકારનો ગુણધર્મ છે. તેમાં બાહ્ય બળ આપતાં પદાર્થ કાયમી વિરૂપણ (deformation) પામતો હોય છે. સુઘટ્ય વિકૃતિ (plastic strain) સ્પર્શીય પ્રતિબળ(shear stress)ના કારણે જોવા મળે છે; પરંતુ બટકીને તૂટવાની અથવા ભંગ (brittle fracture) થવાની ઘટના લંબ દિશાના (normal) પ્રતિબળના કારણે હોય છે. અમુક પ્રકારનાં પોલાદ તથા માટી (clay) સુઘટ્યતા દર્શાવે છે. ડક્ટાઇલ (ductile) પ્રકારની ધાતુઓમાં રેખીય બોજ (tensile loading) આપતાં તે અમુક બોજની મર્યાદામાં સ્થિતિસ્થાપકતા દર્શાવે છે. ડક્ટાઇલ પ્રકારની ધાતુઓ મોટી માત્રામાં સુઘટ્ય વિરૂપણ ભંગ થયા વગર વધારી શકે છે અને અમુક મર્યાદા કરતાં વિકૃતિ વધતાં તેનો ભંગ થાય છે.
આકૃતિ 1 : પ્રતિબળ વધારતાં વિકૃતિમાં થતા ફેરફારો
કોઈ પણ પદાર્થ ઉપર પ્રતિબળ (stress) લગાડતાં કોઈ ચોક્કસ પ્રતિબળની કિંમત માટે પદાર્થના આકાર તથા કદમાં કાયમી ફેરફાર જોવા મળે છે. આ બિંદુને પરાભવ-બિંદુ (yield point) કહે છે. ઘણા પ્રકારના પદાર્થો પ્રતિબળની અમુક મર્યાદાની કિંમતો માટે હૂકનો નિયમ (Hooke’s law) પાળે છે; પરંતુ પ્રતિબળ વધારતાં હૂકનો નિયમ પળાતો નથી અને સુઘટ્ય વહન (plastic flow) ઉત્પન્ન થાય છે. આ કિસ્સામાં જ્યારે પ્રતિબળ દૂર કરવામાં આવે ત્યારે પણ પદાર્થ પોતાનો મૂળ આકાર કે કદ પ્રાપ્ત કરતો નથી.
સુઘટ્ય (plastic) પ્રકારની લાક્ષણિકતાઓ ઘણા કિસ્સાઓમાં સમય ઉપર આધારિત જોવા મળે છે. જ્યારે અચળ પ્રતિબળ માટે વિકૃતિ (strain) સમય સાથે બદલાય છે ત્યારે તે સરકવાની ઘટના (creep) તરીકે ઓળખાય છે. અચળ વિકૃતિ માટે જ્યારે પ્રતિબળ સમય સાથે ઘટે છે ત્યારે તેને પ્રતિબળ રિલેક્સેશન (relaxation) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સ્થિતિસ્થાપકતા(elasticity)ની પશ્ર્ચાત્ અસર (elastic after effect) અથવા પુન:પ્રાપ્તિ(recovery)માં જ્યારે પ્રતિબળ દૂર કરવામાં આવે છે ત્યારે ધીરે ધીરે પદાર્થ કાયમી વિકૃતિ પ્રાપ્ત કરે છે.
મોટાભાગની ધાતુઓ માટે સ્થિતિસ્થાપક વિરૂપણ (elastic deformation) આશરે 0.005 જેટલી વિકૃતિની કિંમત માટે જોવા મળે છે. જો આ કિંમત કરતાં વધારે પ્રતિબળ લગાડવામાં આવે તો પદાર્થમાં સુઘટ્ય પ્રકારની વિકૃતિ આવે છે. ઇજનેરી ક્ષેત્રે મોટાભાગના પદાર્થો એવી રીતે વપરાશમાં લેવામાં આવે છે કે જેથી પ્રતિબળ લાગતાં તે સ્થિતિસ્થાપકતાની મર્યાદામાં રહે. આ માટે પરાભવ-બિંદુ જાણવું જરૂરી છે. મોટાભાગની ધાતુઓ ધીરે ધીરે સ્થિતિસ્થાપક સુઘટ્ય પરિવર્તન દર્શાવે છે. આ સમયે પરાભવ-બિંદુ ચોક્કસ રીતે નક્કી કરવું મુશ્કેલ છે. આ માટે એક પ્રણાલિકા અપનાવવામાં આવે છે. સ્થિતિસ્થાપકતાના સુરેખ આલેખને સમાંતર x-અક્ષ ઉપર 0.002ની વિકૃતિની કિંમતે સુરેખા દોરવામાં આવે છે, જે વક્રને છેદે તે જગ્યાને અનુરૂપ પરાભવ-ક્ષમતા (yield strength), sy -મેળવવામાં આવે છે, જેની કિંમત MPa (મેગા પાસ્કલ) અથવા psi (પાઉન્ડ પર સ્ક્વૅર ઇંચ) એકમમાં મેળવવામાં આવે છે.
આકૃતિ 2 : પરાભવ-ક્ષમતા મેળવવા માટેનો આલેખ
ગ્રે કાસ્ટ પોલાદ (gray cast steel), કૉંક્રીટ અને કેટલાક પૉલિમર પ્રકારના પદાર્થોમાં પ્રતિબળ-વિકૃતિનો વક્ર શરૂઆતથી જ સુરેખને બદલે વક્રાકાર હોય છે. આ કારણે સ્થિતિસ્થાપકતા અંક (modulus of elasticity) જાણવો સરળ નથી. આ માટે સ્પર્શક (tangent) અને સેકન્ટ (secant) પ્રકારના અંકો મેળવવામાં આવે છે. સ્પર્શક પ્રકારના અંકમાં કોઈ નિશ્ચિત પ્રતિબળની કિંમત વક્ર ઉપર સ્પર્શક દોરીને મેળવવામાં આવે છે, જ્યારે સેક્ધટ પ્રકારમાં આલેખના ઉદગમબિંદુથી વક્ર ઉપર પસંદ કરેલ ચોક્કસ બિંદુ વચ્ચે સુરેખા દોરીને મેળવવામાં આવે છે.
કેટલાક પ્રકારના પોલાદ તથા અન્ય પદાર્થોમાં બે પરાભવ-બિંદુઓ જોવા મળે છે. જે બિંદુએથી સુઘટ્ય વિરૂપણ શરૂ થયા બાદ પ્રતિબળ ઘટતું જોવા મળે તે બિંદુને ઉપરનું પરાભવ-બિંદુ (upper yield point) કહે છે. ત્યારબાદ કોઈ નિશ્ચિત પ્રતિબળ માટે વિકૃતિમાં થોડો ફેરફાર જોવા મળે છે, જે નીચેના પરાભવ-બિંદુ (lower yield point) તરીકે ઓળખાય છે. આ પછી વિકૃતિની સાથે પ્રતિબળ વધતું જોવા મળે છે.
પારમાણ્વિક દૃષ્ટિએ, સુઘટ્ય પ્રકાની વિકૃતિ, ઘણાબધા પરમાણુઓના પાસે રહેલા પરમાણુઓ સાથેના બંધ (bonds) તૂટે અને તેઓ ખસીને ફરીથી નવા પરમાણુઓ સાથે નવા બંધ બનાવે તે કારણે જોવા મળે છે. આ રીતે ખસેલા પરમાણુઓ પ્રતિબળ ઘટતાં મૂળ અવસ્થામાં પાછા ફરતા નથી. સ્ફટિકીય પદાર્થોમાં સરકવા(slip)ની પ્રક્રિયા દ્વારા વિરૂપણ આવે છે. લપસવાની પ્રક્રિયા પ્રભંશ(dislocation)ની ગતિ સાથે સંકળાયેલ છે. 1934માં ઈગન ઑરોવન (Eagon Orowan), માઇકલ પોલાનયી (Michael Polanyi) અને જ્યૉફ્રી ટેઇલરે (Geoffrey Taylor) સ્વતંત્ર રીતે આ વાદ સમજાવ્યો.
આકૃતિ 3 : (અ) સ્પર્શક અને સેકન્ટ સ્થિતિસ્થાપક અંકો દર્શાવતો આલેખ,
(આ) ઉપર-નીચેનાં પરાભવ-બિંદુઓ દર્શાવતો આલેખ
કેટલાક પદાર્થો કે જે માર્ટેનસિટિક (Martensitic) પ્રકારનાં પરિવર્તનો ધરાવી શકતાં હોય છે, તેના વિરૂપણને સામાન્ય પરંપરાગત સ્થિતિસ્થાપકતા-સુઘટ્યતાના વાદ વડે સમજાવી શકાતાં નથી. નિટિનૉલ (Nitinol) અર્ધ-સ્થિતિસ્થાપકતા (pseudo-elasticity) દર્શાવે છે, જેમાં યાંત્રિક દૃષ્ટિએ વિરૂપણ પરિવર્તનીય (પુનરાવર્તીય, reversible) છે; પરંતુ ઉષ્માગતિશાસ્ત્રની (thermodynamically) દૃષ્ટિએ બિનપરિવર્તનીય (irreversible) છે. નિટિનૉલ તેના આકાર યાદ રાખવાના ગુણધર્મ(shape memory)ના કારણે જાણીતું થયું છે.
મિહિર જોષી