Τι είναι η ελατότητα στο μέταλλο;

Η μαλακότητα είναι μια φυσική ιδιότητα των μετάλλων που ορίζει την ικανότητα να σφυρηλατείται, να πιέζεται ή να κυλίεται σε λεπτά φύλλα χωρίς σπάσιμο. Με άλλα λόγια, είναι η ιδιότητα ενός μετάλλου να παραμορφώνεται υπό συμπίεση σε μια διαφορετική μορφή.

Η ελατότητα ενός μεταλλικού μπορεί να μετρηθεί από το πόση πίεση (πίεση συμπίεσης) μπορεί να αντέξει χωρίς να σπάσει. Οι διαφορές στην ελατότητα μεταξύ των διαφόρων μετάλλων οφείλονται σε διακυμάνσεις στις κρυσταλλικές δομές τους.

Το άγχος συμπίεσης ωθεί τα άτομα να κυλήσουν το ένα πάνω στο άλλο σε νέες θέσεις χωρίς να σπάσουν το μεταλλικό τους δεσμό. Όταν ένα μεγάλο μέρος της πίεσης τίθεται σε ένα ελατό μέταλλο, τα άτομα κυλούν μεταξύ τους, διατηρώντας μόνιμα στη νέα τους θέση.

Παραδείγματα εύκαμπτων μετάλλων είναι:

• χρυσός
• ασήμι
• σίδερο
• αλουμίνιο
• χαλκός
• κασσίτερος
• ινδίο
• λίθιο

Παραδείγματα προϊόντων που αποδεικνύουν μαλακότητα περιλαμβάνουν φύλλα χρυσού, φύλλο λιθίου και πυροβολισμό ινδίου.

Μαλακότητα και σκληρότητα

Η κρυσταλλική δομή των σκληρότερων μετάλλων, όπως το αντιμόνιο και το βισμούθιο, καθιστά πιο δύσκολη την πίεση των ατόμων σε νέες θέσεις χωρίς σπάσιμο. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι σειρές των ατόμων στο μέταλλο δεν ευθυγραμμίζονται. Με άλλα λόγια, υπάρχουν περισσότερα όρια κόκκων και τα μέταλλα τείνουν να θραύονται στα όρια των κόκκων. Τα όρια των κόκκων είναι περιοχές όπου τα άτομα δεν είναι τόσο ισχυρά συνδεδεμένα. Ως εκ τούτου, τα περισσότερα όρια κόκκων που έχει ένα μέταλλο, είναι πιο σκληρά, πιο εύθραυστα και επομένως λιγότερο εύπλαστα.

Ανθεκτικότητα έναντι της ολκιμότητας

Ενώ η ευκολία είναι η ιδιότητα ενός μετασχηματισμού μετάλλου υπό συμπίεση, η ολκιμότητα είναι η ιδιότητα ενός μετάλλου που του επιτρέπει να τεντώνει χωρίς ζημιά.

Ο χαλκός είναι ένα παράδειγμα ενός μετάλλου που έχει τόσο καλή ολκιμότητα (μπορεί να τεντωθεί σε σύρματα) όσο και καλή ευκαμψία (μπορεί επίσης να τυλίγεται σε φύλλα).

Ενώ τα περισσότερα εύθραυστα μέταλλα είναι επίσης όλκιμα, οι δύο ιδιότητες μπορούν να είναι αποκλειστικές. Το μόλυβδο και ο κασσίτερος, για παράδειγμα, είναι εύπλαστα και εύπλαστα όταν είναι κρύα αλλά γίνονται όλο και πιο εύθραυστα όταν αρχίζουν να ανεβαίνουν οι θερμοκρασίες προς τα σημεία τήξης τους.

Τα περισσότερα μέταλλα, ωστόσο, γίνονται πιο εύκαμπτα όταν θερμαίνονται. Αυτό οφείλεται στην επίδραση που έχει η θερμοκρασία στους κόκκους κρυστάλλων μέσα στα μέταλλα.

Έλεγχος των κρυσταλλικών κόκκων μέσω της θερμοκρασίας

Η θερμοκρασία έχει άμεση επίδραση στη συμπεριφορά των ατόμων και στα περισσότερα μέταλλα η θερμότητα έχει ως αποτέλεσμα άτομα με πιο τακτική διάταξη. Αυτό μειώνει τον αριθμό των ορίων των κόκκων, καθιστώντας έτσι το μέταλλο πιο μαλακό ή πιο εύπλαστο.

Ένα παράδειγμα της επίδρασης της θερμοκρασίας στα μέταλλα μπορεί να φανεί με τον ψευδάργυρο, ο οποίος είναι ένα εύθραυστο μέταλλο κάτω από τους 300 ° F (149 ° C). Ωστόσο, όταν θερμαίνεται πάνω από αυτή τη θερμοκρασία, ο ψευδάργυρος μπορεί να γίνει τόσο εύπλαστο και μπορεί να κυληθεί σε φύλλα.

Σε αντίθεση με την επίδραση της θερμικής επεξεργασίας, η κατεργασία με το κρύο (μια διαδικασία που περιλαμβάνει κύλιση, έλξη ή πίεση που προκαλεί πλαστική παραμόρφωση ένα κρύο μέταλλο) τείνει να έχει ως αποτέλεσμα μικρότερους κόκκους, καθιστώντας το μέταλλο σκληρότερο.

Πέρα από τη θερμοκρασία, το κράμα είναι μια άλλη κοινή μέθοδος ελέγχου των μεγεθών των κόκκων για να καταστούν τα μέταλλα πιο λειτουργικά. Ο ορείχαλκος, ένα κράμα χαλκού και ψευδαργύρου, είναι πιο δύσκολο από τα μεμονωμένα μέταλλα επειδή η δομή του είναι πιο ανθεκτική στο στρες συμπίεσης που προσπαθεί να αναγκάσει τις σειρές ατόμων να μετατοπιστούν σε νέες θέσεις.

Πηγές

Chestofbooks.com. Μαλακότητα και ολκιμότητα των κραμάτων. URL: http://chestofbooks.com/home-improvement/workshop/Turning-Mechanical/ Διαφορές μεταξύ. Διαφορά μεταξύ ολκιμότητας και ελατότητας. URL: http://www.differencebetween.net/miscellaneous/difference-between-ductility-and-malleability/Chemguide.co.uk. Μεταλλικές κατασκευές .URL: http://www.chemguide.co.uk/atoms/structures/metals.html