Formbarkeit verstehen

Die Fähigkeit eines Materials, durch Blasen oder Walzen ein dünnes Blatt zu erzeugen, ist ein klassischer Indikator für die Verformbarkeit. Nichtmetalle haben diese Eigenschaft nicht. Wenn sie von einem Hammer getroffen werden, biegen und verformen sich verformbare Metalle in eine Vielzahl von Formen, aber nicht verformbare Metalle können in Fragmente zerbrechen. Gold, Eisen, Aluminium, Kupfer, Silber und Blei sind Beispiele für formbare Metalle.

In diesem Artikel werden Sie die Verformbarkeit von Metallen verstehen, da die Antworten auf die folgenden Fragen diskutiert werden:

• Was ist Formbarkeit?
• Was sind die Beispiele für formbare Metalle?
• Wie funktioniert Formbarkeit?
• Sind Nichtmetalle formbar?
• Was ist der Unterschied zwischen Formbarkeit und Duktilität?
• Formbarkeit vs. Härte
• Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Verformbarkeit?
• Welchen Einfluss hat das Legieren auf die Verformbarkeit?
• Wie misst man Formbarkeit?

Was ist Formbarkeit?

Die Neigung von Metallen, gehämmert, zerkleinert oder zu dünnen Blechen gewalzt zu werden, ohne zu brechen, wird als Verformbarkeit bezeichnet. Mit anderen Worten, die Fähigkeit eines Metalls, sich zu verformen und beim Komprimieren eine neue Form anzunehmen. Die Höhe des Drucks (Druckspannung), die ein Metall aushalten kann, ohne zu brechen, ist ein Maß für seine Formbarkeit. Verschiedene Metalle haben unterschiedliche Kristallstrukturen, was zu Unterschieden in der Formbarkeit führt.

Metallblatt kann aus formbaren Materialien hergestellt werden. Blattgold ist eine bekannte Form von Blattmetall. Viele Metalle mit hoher Verformbarkeit haben auch eine hohe Duktilität. Einige nicht, wie z. B. Blei, das eine geringe Duktilität, aber eine hohe Formbarkeit aufweist. Ein physikalisches Merkmal von Materie, hauptsächlich Metallen, ist formbar. Im zeitgenössischen Periodensystem der Elemente gilt die Funktion normalerweise für die Familiengruppen 1 bis 12.

Die Verformbarkeit von Metall ist in der Haushaltsgeräte- und Automobilbranche von entscheidender Bedeutung. Diese Funktion ist nützlich beim Bau von Kühlschränken, Mikrowellen und Öfen sowie von flachen und gebogenen Metallprodukten.

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Was sind die Beispiele für formbare Metalle?

Die Druckspannung bewirkt, dass Atome formbarer Metalle übereinander an neue Orte rollen, ohne ihre metallischen Bindungen auf molekularer Ebene zu brechen. Wenn ein formbares Metall einer enormen Belastung ausgesetzt wird, rollen die Atome übereinander und bleiben auf unbestimmte Zeit an ihrem neuen Ort. Beispiele für verformbare Metalle umfassen Gold, Silber, Eisen, Aluminium, Kupfer, Zinn, Indium und Lithium. Die aus diesen Metallen hergestellten Materialien können verformbar sein, einschließlich Blattgold, Lithiumfolie und Indiumschrot.

Gold und Silber sind beide extrem formbare Metalle. Beim Hämmern nimmt ein Stück heißes Eisen die Form eines Blechs an. Nichtmetalle haben diese Eigenschaft nicht. Beim Schlag mit einem Hammer können nicht verformbare Metalle zersplittern. Metalle, die verformbar sind, biegen und verdrehen sich in eine Vielzahl von Formen. Zink ist zwischen 100 und 200 Grad Celsius flexibel, aber bei höheren Temperaturen spröde.

Wie funktioniert Formbarkeit?

Aufgrund ihrer Kristallstruktur sind Metalle biegsam. Dicht gepackte Kristallstrukturen [hexagonal dicht gepackt (hcp) oder kubisch flächenzentriert (fcc)] sind flexibler als Kristallstrukturen mit offener Struktur, wie z. B. kubisch raumzentriert (bcc).

Gold, Silber und Magnesium sind beispielsweise formbarer als Vanadium oder Chrom. Dicht gepackte Formationen haben Atome, die wie gestapelte flache Blätter angeordnet sind, wodurch Flugzeuge unter Belastung aneinander vorbeigleiten können. Körperzentrierte Strukturen hingegen sind eher wie Wellbleche, die nicht verrutschen.

Temperatur, Verunreinigungen und andere Bedingungen führen jedoch dazu, dass Metalle unterschiedliche Formen annehmen. Folglich wird die Verformbarkeit eines bestimmten Elements oder einer bestimmten Legierung durch seine Umgebung bestimmt.

Sind Nichtmetalle formbar?

Nichtmetallische Elemente sind im Allgemeinen nicht formbar. Es gibt jedoch ein paar Ausnahmen. Bestimmte Allotrope können manipuliert werden. Das plastische Allotrop von Schwefel ist ein Beispiel. Einige nichtmetallische Polymere sind formbar, während nichtmetallische Elemente nicht formbar sind. Einige Kunststoffe sind beispielsweise formbar.

Was ist der Unterschied zwischen Formbarkeit und Duktilität?

Während sich Formbarkeit auf die Fähigkeit eines Metalls bezieht, sich unter Druck zu verformen, bezieht sich Duktilität auf die Fähigkeit eines Metalls, sich zu dehnen, ohne Schaden zu verursachen. Kupfer ist ein Beispiel für ein Metall, das sowohl duktil (es kann zu Drähten gedehnt werden) als auch formbar (es kann in Formen gebogen werden) (es kann auch zu Blechen gewalzt werden) ist.

Obwohl die meisten schmiedbaren Metalle auch duktil sind, schließen sich die beiden Qualitäten nicht immer aus. Wenn Blei und Zinn kalt sind, sind sie biegsam und duktil, aber wenn die Temperaturen in die Nähe ihrer Schmelzpunkte steigen, werden sie zunehmend spröde. Wenn Metalle jedoch erhitzt werden, werden sie formbarer. Denn die Temperatur wirkt sich auf die Kristallkörner in Metallen aus.

Duktilität und Formbarkeit sind nicht immer gleichbedeutend; Beispielsweise ist Gold sowohl duktil als auch formbar, während Blei nur formbar ist. Die Menge an Druck (Druckspannung), der ein Metall standhalten kann, ohne zu brechen, wird typischerweise verwendet, um seine physikalischen Eigenschaften zu bestimmen. Die physikalischen Eigenschaften von Metallen werden durch Unterschiede in ihren Kristallstrukturen beeinflusst.

Formbarkeit und Härte

Härtere Metalle wie Antimon und Wismut haben eine komplexere Kristallstruktur, was es schwieriger macht, Atome an neue Orte zu zwingen, ohne sie zu brechen. Dies liegt daran, dass die Atomreihen des Metalls nicht aneinandergereiht sind. Anders ausgedrückt, es gibt mehr Korngrenzen oder Bereiche, in denen Atome nicht so fest verbunden sind. Metalle neigen dazu, in der Nähe von Korngrenzen zu brechen. Je härter, spröder und weniger biegsam ein Metall ist, desto mehr Korngrenzen hat es.

Metalle neigen dazu, an Korngrenzen zu brechen, wo Atome nicht so eng gekoppelt sind. Infolgedessen wird es schwieriger, wenn Metalle viele Korngrenzen haben. Wenn es jedoch weniger Korngrenzen gibt, wird es spröde und weniger flexibel. Aufgrund der Auswirkungen höherer Temperaturen auf die Kristallkörner werden die meisten Metalle biegsamer, wenn sie erhitzt werden.

Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Verformbarkeit?

Die Anzahl der Korngrenzen in den meisten Metallen nimmt mit steigender Temperatur ab, wodurch die Verformbarkeit zunimmt. Infolgedessen kann die Wärmebehandlung einige Metalle, die unter normalen Bedingungen nicht formbar sind, formbar machen. Zink zum Beispiel ist spröde, bis es auf über 150 Grad Celsius erhitzt wird. Oberhalb dieser Temperatur kann das Metall zu Blechen gewalzt werden.

Welchen Einfluss hat das Legieren auf die Verformbarkeit?

Eine andere Technik zur Steuerung der Verformbarkeit sind Legierungsmetalle. Messing zum Beispiel ist weniger biegsam als Kupfer oder Zink, die Metalle, aus denen es besteht. 14-karätiges Gold und Sterlingsilber sind Legierungen, die Gold und Silber härten und ihre Verformbarkeit minimieren.

Wie misst man Formbarkeit?

Formbarkeit kann auf zwei Arten gemessen werden. Bei der ersten Prüfung wird ermittelt, wie viel Druck oder Druckspannung ein Material aushalten kann, bevor es bricht. Der andere Test bestimmt, wie dünn ein Metallblech werden darf, bevor es bricht.

Zusammenfassung

Verformbare Metalle sind Metalle, die ertränkt und gewalzt werden können und bei dünnen Blechen üblich sind. Nichtmetalle können zerbrechen, wenn sie versuchen, formbar zu sein. Allerdings gilt Blattgold auch als formbares Material. Die meisten formbaren Metalle sind auch duktil, die beiden Eigenschaften schließen sich nicht immer aus.

Das ist alles für diesen Artikel, in dem die Antworten auf die folgenden Fragen diskutiert werden:

• Was ist Formbarkeit?
• Was sind die Beispiele für formbare Metalle?
• Wie funktioniert Formbarkeit?
• Sind Nichtmetalle formbar?
• Was ist der Unterschied zwischen Formbarkeit und Duktilität?
• Formbarkeit vs. Härte
• Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Verformbarkeit?
• Welchen Einfluss hat das Legieren auf die Verformbarkeit?
• Wie misst man Formbarkeit?

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