Hva er formbarhet i metall?
ML Harris/Getty Images
Formbarhet er en fysisk egenskap ved metaller som definerer deres evne til å bli hamret, presset eller rullet til tynne ark uten å gå i stykker. Det er med andre ord egenskapen til et metall å deformeres under kompresjon og få en ny form.
Et metalls formbarhet kan måles ved hvor mye trykk (trykkspenning) det tåler uten å gå i stykker. Forskjeller i formbarhet mellom forskjellige metaller skyldes variasjoner i deres krystallstrukturer.
Formbare metaller
På et molekylært nivå tvinger kompresjonsspenning atomer av formbare metaller til å rulle over hverandre til nye posisjoner uten å bryte deres metalliske binding. Når en stor mengde stress påføres et formbart metall, ruller atomene over hverandre og forblir permanent i sin nye posisjon.
Eksempler på formbare metaller er:
Produkter laget av disse metallene kan også demonstrere formbarhet, inkludert bladgull, litiumfolie og indiumhagl.
Formbarhet og hardhet
Krystallstrukturen til hardere metaller, som antimon og vismut , gjør det vanskeligere å presse atomer inn i nye posisjoner uten å gå i stykker. Dette er fordi radene med atomer i metallet ikke er på linje.
Det finnes med andre ord flere korngrenser, som er områder hvor atomer ikke er like sterkt forbundet. Metaller har en tendens til å sprekke ved disse korngrensene. Derfor, jo flere korngrenser et metall har, jo hardere, sprøere og mindre formbart vil det være.
Formbarhet vs. duktilitet
Mens formbarhet er egenskapen til et metall som gjør at det kan deformeres under kompresjon, duktilitet er egenskapen til et metall som gjør at det strekker seg uten skade.
Kobber er et eksempel på et metall som har både god duktilitet (det kan strekkes til ledninger) og god formbarhet (det kan også rulles til plater).
Mens de fleste formbare metaller også er formbare, kan de to egenskapene være eksklusive. Lede og tinn, for eksempel, er formbare og formbare når de er kalde, men blir stadig sprøere når temperaturen begynner å stige mot smeltepunktene.
De fleste metaller blir imidlertid mer formbare når de varmes opp. Dette skyldes effekten som temperaturen har på krystallkornene i metaller.
Kontrollere krystallkorn gjennom temperatur
Temperatur har en direkte effekt på atomenes oppførsel, og i de fleste metaller resulterer varme i at atomer har en mer regelmessig ordning. Dette reduserer antallet korngrenser, og gjør dermed metallet mykere eller mer formbart.
Et eksempel på temperaturens effekt på metaller kan sees med sink , som er et sprøtt metall under 300 grader Fahrenheit (149 grader Celsius). Men når den varmes opp over denne temperaturen, kan sink bli så formbar at den kan rulles til ark.
Kaldt arbeid står i kontrast til varmebehandling . Denne prosessen involverer rulling, tegning eller pressing av et kaldt metall. Det har en tendens til å resultere i mindre korn, noe som gjør metallet hardere.
Utover temperatur er legering en annen vanlig metode for å kontrollere kornstørrelser for å gjøre metaller mer bearbeidbare. Messing , en legering av kobber og sink, er hardere enn begge individuelle metaller fordi kornstrukturen er mer motstandsdyktig mot kompresjonsspenning.