Die Formbarkeit eines Metalls kann daran gemessen werden, wie viel Druck (Druckspannung) es aushalten kann, ohne zu brechen. Unterschiede in der Formbarkeit zwischen verschiedenen Metallen sind auf Unterschiede in ihren Kristallstrukturen zurückzuführen.
Kompressionsbeanspruchung zwingt Atome dazu, sich gegenseitig in neue Positionen zu rollen, ohne ihre metallische Bindung zu brechen. Wenn ein formbares Metall stark beansprucht wird, rollen sich die Atome übereinander und bleiben dauerhaft in ihrer neuen Position.
Beispiele für verformbare Metalle sind:
Beispiele für Produkte, die Formbarkeit zeigen, umfassen Blattgold, Lithiumfolie und Indiumkugeln.
Formbarkeit und Härte
Die Kristallstruktur von härteren Metallen wie Antimon und Wismut erschwert es, Atome in neue Positionen zu drücken, ohne zu brechen. Dies liegt daran, dass sich die Atomreihen im Metall nicht aufreihen. Mit anderen Worten, es existieren mehr Korngrenzen und Metalle neigen dazu, an Korngrenzen zu brechen. Korngrenzen sind Bereiche, in denen Atome nicht so stark miteinander verbunden sind. Je mehr Korngrenzen ein Metall hat, desto härter, spröder und daher weniger verformbar wird es sein.
Formbarkeit versus Duktilität
Während die Formbarkeit die Eigenschaft eines sich unter Druck verformenden Metalls ist, ist die Verformbarkeit die Eigenschaft eines Metalls, das sich ohne Beschädigung dehnen lässt.
Kupfer ist ein Beispiel für ein Metall, das sowohl eine gute Duktilität (es kann zu Drähten verstreckt werden) als auch eine gute Formbarkeit (es kann auch zu Platten gewalzt werden) aufweist.
Während die meisten verformbaren Metalle auch duktil sind, können die beiden Eigenschaften exklusiv sein. Blei und Zinn zum Beispiel sind kalt verformbar und verformbar, wenn sie kalt sind, werden aber zunehmend brüchig, wenn die Temperaturen zu ihren Schmelzpunkten ansteigen.
Die meisten Metalle werden jedoch beim Erhitzen schmiedbarer. Dies ist auf den Effekt zurückzuführen, den die Temperatur auf die Kristallkörner in Metallen hat.
Crystal Grains durch Temperatur steuern
Die Temperatur wirkt sich direkt auf das Verhalten der Atome aus, und bei den meisten Metallen führt die Wärme zu Atomen mit einer regelmäßigeren Anordnung. Dies verringert die Anzahl der Korngrenzen, wodurch das Metall weicher oder plastischer wird.
Ein Beispiel für den Einfluss der Temperatur auf Metalle ist Zink , ein sprödes Metall unterhalb von 149 ° C (300 ° F). Wenn es jedoch über diese Temperatur erhitzt wird, kann Zink so formbar werden, dass es zu Blättern gerollt werden kann.
Im Gegensatz zu der Wirkung der Wärmebehandlung neigt die Kaltbearbeitung (ein Prozess, bei dem Walzen, Ziehen oder Pressen zu plastischem Verformen eines kalten Metalls führt) dazu, dass kleinere Körner entstehen, die das Metall härter machen.
Jenseits der Temperatur ist das Legieren eine weitere gebräuchliche Methode zur Kontrolle der Korngrößen, um Metalle besser zu bearbeiten.
Messing , eine Legierung aus Kupfer und Zink, ist härter als beide Einzelmetalle, weil seine Kornstruktur resistenter gegenüber Druckspannungen ist, die die Atomreihen in neue Positionen verschieben wollen.
Quellen
Chestofbooks.com. Formbarkeit und Duktilität von Legierungen.
URL: http://chestofbooks.com/home-improvement/workshop/Turning-Mechanical/
Unterschiede zwischen.net. Unterschied zwischen Duktilität und Formbarkeit.
URL: http://www.differencebetween.net/miscellaneous/difference-between-ductility-and-malleability/
Chemguide.de. Metallische Strukturen .
URL: http://www.chemguide.de/atome/structures/metals.html