Muokattavuus on metallien fysikaalinen ominaisuus, joka määrittelee niiden kyvyn vasarata, puristaa tai rullata ohuiksi levyiksi rikkomatta. Toisin sanoen metallin ominaisuus on muodonmuutos puristuksen aikana ja uuden muodon saaminen.
Metallin muovattavuus voidaan mitata kuinka paljon painetta (puristusjännitys) se kestää murtumatta. Eri metallien muovattavuus johtuu niiden kiderakenteiden vaihteluista.
Kallistusmetallit
Molekyylitasolla puristusstressi pakottaa muokattavien metallien atomit kaatumaan toistensa yli uusiin asentoihin rikkomatta niiden metallisidosta. Kun muokattavaan metalliin kohdistuu suuri määrä stressiä, atomit kaatlevat toistensa yli ja pysyvät pysyvästi uudessa asemassa.
Esimerkkejä tempermalleista ovat:
- Kulta
- Hopea
- Rauta
- Alumiini
- Kupari
- Tina
- indium
- litium
Näistä metalleista valmistetut tuotteet voivat myös osoittaa muovautuvuutta, mukaan lukien kultalehti, litiumfolio ja indium-ampuma.
Muokattavuus ja kovuus
Kovempien metallien, kuten antimonin ja vismutti, vaikeuttaa atomien puristamista uusiin paikkoihin rikkomatta. Tämä johtuu siitä, että metallin atomirivit eivät ole linjassa.
Toisin sanoen on enemmän viljarajoja, jotka ovat alueita, joissa atomit eivät ole yhtä vahvasti yhteydessä toisiinsa. Metallilla on taipumus murtua näissä viljarajoissa. Siksi mitä enemmän rakeita metallilla on, sitä kovempi, hauraampi ja vähemmän muokattava se on.
Muokattavuus vs. sitkeys
Vaikka muovattavuus on metallin ominaisuus, joka mahdollistaa sen muodonmuutoksen puristuksen aikana, sitkeys on metallin ominaisuus, jonka avulla se voi venyä ilman vaurioita.
Kupari on esimerkki metallista, jolla on sekä hyvä sitkeys (se voidaan venyttää langoiksi) että hyvä muovattavuus (se voidaan myös valssattaa levyiksi).
Vaikka suurin osa muovattavista metalleista on myös muovautuvia, nämä kaksi ominaisuutta voivat olla yksinoikeudella. Johtaa ja esimerkiksi tina ovat muovautuvia ja taipuisia kylmissä olosuhteissa, mutta muuttuvat yhä hauraammiksi, kun lämpötilat alkavat nousta kohti sulamispistettä.
Suurin osa metalleista kuitenkin muuttuu muovautuvaksi kuumennettaessa. Tämä johtuu lämpötilan vaikutuksesta metallien kiderakeisiin.
Kristallirakeiden hallinta lämpötilassa
Lämpötilalla on suora vaikutus atomien käyttäytymiseen, ja useimmissa metalleissa lämpö johtaa siihen, että atomien järjestely on säännöllisempi. Tämä vähentää viljarajojen lukumäärää, jolloin metalli on pehmeämpää tai muokattavampaa.
Esimerkki lämpötilan vaikutuksesta metalleihin voidaan nähdä sinkki, joka on hauras metalli, joka on alle 300 astetta Fahrenheit (149 astetta). Kuitenkin, kun sitä kuumennetaan tämän lämpötilan yläpuolella, sinkki voi tulla niin muovattava, että se voidaan rullata levyiksi.
Kylmä työ seisoo vastakohtana lämpökäsittely. Tämä prosessi sisältää kylmän metallin valssaamisen, piirtämisen tai puristamisen. Se johtaa yleensä pienempiin jyviin, mikä tekee metallista kovemman.
Lämpötilan ulkopuolella seostaminen on toinen yleinen menetelmä raekokojen säätelemiseksi metallien toimivuuden parantamiseksi. Messinki, metalliseos kuparia ja sinkkiä, on kovempaa kuin molemmat yksittäiset metallit, koska sen rakeinen rakenne kestää paremmin puristusrasituksia.