Ciągliwość to fizyczna właściwość metali, która określa ich zdolność do wbijania, prasowania lub walcowania w cienkie arkusze bez łamania. Innymi słowy, właściwością metalu jest odkształcanie się pod wpływem ściskania i przyjmowanie nowego kształtu.
Plastyczność metalu można zmierzyć na podstawie tego, jak duży nacisk (naprężenie ściskające) może wytrzymać bez pękania. Różnice w ciągliwości różnych metali wynikają z różnic w ich strukturach krystalicznych.
Metale plastyczne
Na poziomie molekularnym naprężenie ściskające zmusza atomy metali plastycznych do toczenia się w nowych pozycjach bez zrywania ich wiązania metalicznego. Gdy na plastyczny metal zostanie nałożony duży nacisk, atomy toczą się nawzajem i trwale pozostają w nowej pozycji.
Przykładami metali ciągliwych są:
- Złoto
- Srebro
- Żelazo
- Aluminium
- Miedź
- Cyna
- Ind
- Lit
Produkty wykonane z tych metali również mogą wykazywać plastyczność, w tym złoty liść, folia litowa i śrut indowy.
Plastyczność i twardość
Struktura krystaliczna twardszych metali, takich jak antymon i
bizmut, utrudnia wciskanie atomów w nowe pozycje bez zerwania. Wynika to z tego, że rzędy atomów w metalu nie ustawiają się w linii.Innymi słowy, istnieje więcej granic ziaren, które są obszarami, w których atomy nie są tak silnie połączone. Metale mają tendencję do pękania na tych granicach ziaren. Dlatego im więcej granic ziaren ma metal, tym będzie on twardszy, bardziej kruchy i mniej plastyczny.
Plastyczność vs. Plastyczność
Podczas gdy plastyczność jest właściwością metalu, który pozwala mu odkształcać się podczas kompresji, plastyczność jest właściwością metalu, która pozwala mu rozciągać się bez uszkodzeń.
Miedź jest przykładem metalu, który ma zarówno dobrą ciągliwość (może być rozciągany w druty), jak i dobrą ciągliwość (może być również zwijany w arkusze).
Podczas gdy większość metali ciągliwych jest również ciągliwa, te dwie właściwości mogą być wyjątkowe. Prowadzić na przykład cyna jest ciągliwa i ciągliwa, gdy jest zimna, ale staje się coraz bardziej krucha, gdy temperatura zaczyna rosnąć w kierunku swoich temperatur topnienia.
Większość metali staje się jednak bardziej plastyczna po podgrzaniu. Wynika to z wpływu temperatury na ziarna kryształów w metalach.
Kontrolowanie ziarna kryształów poprzez temperaturę
Temperatura ma bezpośredni wpływ na zachowanie atomów, aw większości metali ciepło powoduje, że atomy mają bardziej regularny układ. Zmniejsza to liczbę granic ziaren, dzięki czemu metal jest bardziej miękki lub plastyczny.
Przykład wpływu temperatury na metale można zobaczyć z cynk, który jest kruchym metalem poniżej 300 stopni Fahrenheita (149 stopni Celsjusza). Jednak po podgrzaniu powyżej tej temperatury cynk może stać się tak plastyczny, że można go zwinąć w arkusze.
Chłodne pracowanie stoi w przeciwieństwie do obróbka cieplna. Proces ten obejmuje walcowanie, ciągnienie lub prasowanie zimnego metalu. Zwykle powoduje mniejsze ziarna, dzięki czemu metal jest twardszy.
Oprócz temperatury, stopowanie jest kolejną powszechną metodą kontrolowania wielkości ziaren, aby uczynić metale bardziej wykonalnymi. Mosiądz, an stop miedzi i cynku jest twardszy niż oba pojedyncze metale, ponieważ jego struktura ziarna jest bardziej odporna na naprężenia ściskające.