Maakbaarheid begrijpen

Het vermogen van een materiaal om een ​​dunne plaat te genereren door te blazen of te rollen is een klassieke indicator van kneedbaarheid. Niet-metalen hebben deze functie niet. Wanneer ze door een hamer worden geraakt, buigen en draaien smeedbare metalen in verschillende vormen, maar niet-smeedbare metalen kunnen in fragmenten uiteenspatten. Goud, ijzer, aluminium, koper, zilver en lood zijn voorbeelden van smeedbare metalen.

In dit artikel zul je de kneedbaarheid van metalen begrijpen, aangezien de antwoorden op de volgende vragen zullen worden besproken:

• Wat is maakbaarheid?
• Wat zijn de voorbeelden van smeedbare metalen?
• Hoe werkt kneedbaarheid?
• Zijn niet-metalen kneedbaar?
• Wat is het verschil tussen kneedbaarheid en vervormbaarheid?
• Kneedbaarheid versus hardheid
• Wat is het effect van temperatuur op de kneedbaarheid?
• Wat is het effect van legeren op de kneedbaarheid?
• Hoe maakbaarheid meten?

Wat is maakbaarheid?

De neiging van metalen om te worden gehamerd, geplet of tot dunne platen gerold zonder te breken, wordt kneedbaarheid genoemd. Met andere woorden, het vermogen van een metaal om te vervormen en een nieuwe vorm aan te nemen wanneer het wordt samengedrukt. De hoeveelheid druk (drukspanning) die een metaal kan verdragen zonder te breken, is een maatstaf voor de kneedbaarheid. Verschillende metalen hebben verschillende kristalstructuren, wat zorgt voor verschillen in kneedbaarheid.

Metaalblad kan worden gemaakt van kneedbare materialen. Bladgoud is een bekende vorm van bladgoud. Veel metalen met een hoge kneedbaarheid hebben ook een hoge ductiliteit. Sommige niet, zoals lood, dat een lage ductiliteit maar een hoge kneedbaarheid heeft. Een fysiek kenmerk van materie, voornamelijk metalen, is kneedbaar. Op het hedendaagse periodiek systeem der elementen is de functie meestal van toepassing op familiegroepen 1 tot en met 12.

De kneedbaarheid van metaal is van cruciaal belang in de sectoren huishoudelijke apparaten en auto's. Deze functie is handig bij de constructie van koelkasten, magnetrons en ovens, maar ook bij platte en gebogen metalen producten.

Lees meer: De hardheid van een materiaal begrijpen

Wat zijn de voorbeelden van smeedbare metalen?

Compressiespanning zorgt ervoor dat atomen van kneedbare metalen over elkaar heen rollen naar nieuwe locaties zonder hun metaalbindingen op moleculair niveau te verbreken. Wanneer een smeedbaar metaal aan een enorme hoeveelheid stress wordt blootgesteld, rollen de atomen over elkaar en blijven ze voor onbepaalde tijd op hun nieuwe locatie. Voorbeelden van smeedbare metalen zijn goud, zilver, ijzer, aluminium, koper, tin, indium en lithium. De materialen die van deze metalen zijn gemaakt, kunnen kneedbaar zijn, waaronder bladgoud, lithiumfolie en indiumshot.

Goud en zilver zijn beide extreem kneedbare metalen. Wanneer er op wordt gehamerd, krijgt een stuk heet ijzer de vorm van een plaat. Niet-metalen hebben deze functie niet. Wanneer er met een hamer op wordt geslagen, kunnen niet-smeedbare metalen breken. Metalen die kneedbaar zijn, buigen en draaien in verschillende vormen. Zink is flexibel tussen 100 en 200 graden Celsius, maar bros bij hogere temperaturen.

Hoe werkt kneedbaarheid?

Door hun kristalstructuur zijn metalen buigzaam. Close-packed kristalstructuren [hexagonal close-packed (hcp) of face-centered cubic (fcc)] zijn flexibeler dan open-gestructureerde kristalstructuren, zoals body-centered cubic (bcc).

Goud, zilver en magnesium zijn bijvoorbeeld kneedbaarder dan vanadium of chroom. Dicht opeengepakte formaties hebben atomen die zijn gerangschikt als gestapelde platte platen, waardoor vliegtuigen onder spanning langs elkaar kunnen glijden. Op het lichaam gecentreerde structuren daarentegen lijken meer op golfplaten die niet wegglijden.

Temperatuur, onzuiverheid en andere omstandigheden zorgen er echter voor dat metalen verschillende vormen aannemen. Hierdoor wordt de kneedbaarheid van een specifiek element of legering bepaald door zijn omgeving.

Zijn niet-metalen kneedbaar?

Niet-metalen elementen zijn in het algemeen niet kneedbaar. Er zijn echter een paar uitzonderingen. Bepaalde allotropen kunnen worden gemanipuleerd. De plastic allotroop van zwavel is een voorbeeld. Sommige niet-metalen polymeren zijn kneedbaar, terwijl niet-metalen elementen niet kneedbaar zijn. Sommige kunststoffen zijn bijvoorbeeld kneedbaar.

Wat is het verschil tussen kneedbaarheid en vervormbaarheid?

Terwijl kneedbaarheid verwijst naar het vermogen van een metaal om onder druk te vervormen, verwijst ductiliteit naar het vermogen van een metaal om uit te rekken zonder schade aan te richten. Koper is een voorbeeld van een metaal dat zowel ductiel is (het kan worden uitgerekt tot draden) als kneedbaar (het kan in vormen worden gebogen) (het kan ook tot platen worden gerold).

Hoewel de meeste smeedbare metalen ook taai zijn, sluiten de twee eigenschappen elkaar niet altijd uit. Als lood en tin koud zijn, zijn ze buigzaam en kneedbaar, maar naarmate de temperatuur in de buurt van hun smeltpunt stijgt, worden ze steeds bros. Wanneer metalen echter worden verwarmd, worden ze kneedbaarder. Dit komt omdat de temperatuur invloed heeft op de kristalkorrels in metalen.

Ductiliteit en kneedbaarheid zijn niet altijd synoniem; goud is bijvoorbeeld zowel kneedbaar als kneedbaar, terwijl lood alleen kneedbaar is. De hoeveelheid druk (drukspanning) die een metaal kan weerstaan ​​zonder te breken, wordt meestal gebruikt om het fysieke kenmerk te bepalen. De fysieke eigenschappen van metalen worden beïnvloed door verschillen in hun kristallijne structuren.

Kneedbaarheid en hardheid

Hardere metalen, zoals antimoon en bismut, hebben een complexere kristalstructuur, waardoor het moeilijker is om atomen naar nieuwe locaties te dwingen zonder ze te breken. Dit komt door het feit dat de atoomrijen van het metaal niet op één lijn liggen. Anders gezegd, er zijn meer korrelgrenzen of gebieden waar atomen niet zo stevig aan elkaar zijn gebonden. Metalen zijn gevoelig voor breuk in de buurt van korrelgrenzen. Dientengevolge, hoe harder, brozer en minder buigzaam een ​​metaal is, hoe meer korrelgrenzen het heeft.

Metalen zijn vatbaar voor breuk op korrelgrenslocaties waar atomen niet zo nauw aan elkaar zijn gekoppeld. Dientengevolge, wanneer metalen veel korrelgrenzen hebben, zal het moeilijker zijn. Wanneer er echter minder korrelgrenzen zijn, wordt het bros en minder flexibel. Vanwege de effecten van hogere temperaturen op de kristalkorrels, worden de meeste metalen buigzamer bij verhitting.

Wat is het effect van temperatuur op de kneedbaarheid?

Het aantal korrelgrenzen in de meeste metalen neemt af naarmate de temperatuur stijgt, waardoor de kneedbaarheid toeneemt. Als gevolg hiervan kan warmtebehandeling sommige metalen die onder normale omstandigheden niet kneedbaar zijn, kneedbaar maken. Zink is bijvoorbeeld broos tot het boven 300 graden Fahrenheit (150 graden Celsius) wordt verhit. Boven deze temperatuur kan het metaal tot platen worden gerold.

Wat is het effect van legeren op de kneedbaarheid?

Een andere techniek om de kneedbaarheid te beheersen zijn legeringsmetalen. Messing is bijvoorbeeld minder buigzaam dan koper of zink, de samenstellende metalen. 14-karaats goud en sterling zilver zijn legeringen die goud en zilver verharden en hun kneedbaarheid minimaliseren.

Hoe maakbaarheid meten?

Kneedbaarheid kan op twee manieren worden gemeten. De eerste test omvat het bepalen van de hoeveelheid druk of drukspanning die een materiaal kan weerstaan ​​voordat het breekt. De andere test is om te bepalen hoe dun een metalen plaat mag worden voordat deze breekt.

Samengevat

Smeedbare metalen zijn metalen die kunnen worden verdronken en gerold en het is gebruikelijk op dunne plaatmetalen. Niet-metalen kunnen breken wanneer ze kneedbaar proberen te zijn. Bladgoud wordt echter ook als een kneedbaar materiaal beschouwd. De meeste smeedbare metalen zijn ook taai, de twee eigenschappen sluiten elkaar niet altijd uit.

Dat was alles voor dit artikel, waar de antwoorden op de volgende vragen worden besproken:

• Wat is maakbaarheid?
• Wat zijn de voorbeelden van smeedbare metalen?
• Hoe werkt kneedbaarheid?
• Zijn niet-metalen kneedbaar?
• Wat is het verschil tussen kneedbaarheid en vervormbaarheid?
• Kneedbaarheid versus hardheid
• Wat is het effect van temperatuur op de kneedbaarheid?
• Wat is het effect van legeren op de kneedbaarheid?
• Hoe maakbaarheid meten?

Ik hoop dat je veel van het lezen leert, zo ja, deel het dan met anderen. Bedankt voor het lezen, tot ziens!