展性を理解する

吹き込みまたは圧延によって薄いシートを生成する材料の能力は、可鍛性の古典的な指標です。非金属にはこの機能がありません。ハンマーで叩くと、可鍛性金属は曲がったりねじれたりしてさまざまな形になりますが、可鍛性がない金属は粉々に砕けることがあります。金、鉄、アルミニウム、銅、銀、鉛は可鍛性金属の例です。

この記事では、次の質問に対する答えが説明されるので、金属の可鍛性を理解できます:

• 可鍛性とは
• 可鍛性金属の例は?
• 可鍛性はどのように機能しますか?
• 非金属は順応性がありますか?
• 可鍛性と延性の違いは何ですか?
• 可鍛性と硬度
• 展性に対する温度の影響は何ですか?
• 可鍛性に対する合金化の影響は何ですか?
• 可鍛性の測定方法

展性とは?

金属をハンマーで叩いたり、押しつぶしたり、薄くしたりしても壊れない傾向を可鍛性と呼びます。言い換えれば、圧縮されたときに変形して新しい形をとる金属の能力.金属が壊れずに耐えることができる圧力 (圧縮応力) の量は、その可鍛性の尺度です。さまざまな金属は異なる結晶構造を持っているため、可鍛性に違いが生じます。

金属箔は可鍛性材料から作ることができます。金箔はよく知られている金属箔です。可鍛性が高い多くの金属は、延性も高いです。延性は低いが可鍛性が高い鉛など、そうでないものもあります。物質、主に金属の物理的特徴は可鍛性です。現代の元素の周期表では、この特徴は通常、ファミリー グループ 1 から 12 に適用されます。

金属の可鍛性は、家電および自動車の分野で重要です。この機能は、冷蔵庫、電子レンジ、オーブン、および平らな金属製品や湾曲した金属製品の構築に役立ちます。

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可鍛性金属の例は?

圧縮張力により、可鍛性金属の原子は、分子レベルで金属結合を壊すことなく、新しい場所に転がり合います。可鍛性金属が多大な応力を受けると、原子は互いに転がり、新しい場所に無期限に留まります。可鍛性金属の例には、金、銀、鉄、アルミニウム、銅、スズ、インジウム、およびリチウムが含まれる。これらの金属から作られた材料は、金箔、リチウム箔、インジウム ショットなど、可鍛性があります。

金と銀はどちらも非常に可鍛性の高い金属です。熱した鉄片をハンマーで叩くと、板の形になります。非金属にはこの機能がありません。ハンマーで叩くと、非可鍛性金属が粉々になることがあります。可鍛性のある金属は、さまざまな形に曲げたりねじったりします。亜鉛は摂氏 100 度から 200 度の間で柔軟ですが、それ以上の温度では脆くなります。

可鍛性はどのように機能しますか?

その結晶構造のために、金属は曲げることができます。最密結晶構造 [六方最密 (hcp) または面心立方 (fcc)] は、体心立方 (bcc) などの開構造結晶構造よりも柔軟です。

たとえば、金、銀、マグネシウムは、バナジウムやクロムよりも可鍛性があります。最密構造では原子が積み重なった平らなシートのように配置されており、平面が歪みを受けて互いにすり抜けます。一方、身体中心の構造は、滑らない波板のようなものです。

ただし、温度、不純物、およびその他の条件により、金属は異なる形になります。その結果、特定の元素または合金の可鍛性は、その環境によって決まります。

非金属は可鍛性がありますか?

一般に、非金属元素は可鍛性がありません。ただし、いくつかの例外があります。特定の同素体を操作できます。硫黄のプラスチック同素体はその一例です。一部の非金属ポリマーは可鍛性がありますが、非金属要素は可鍛性ではありません。たとえば、一部のプラスチックは可鍛性があります。

可鍛性と延性の違いは何ですか?

可鍛性は圧縮下で変形する金属の能力を指し、延性は金属が損傷を与えることなく伸びる能力を指します。銅は、延性 (ワイヤに引き伸ばすことができる) と可鍛性 (形に曲げることができる) (シートに圧延することもできる) の両方を備えた金属の例です。

ほとんどの可鍛性金属は延性もありますが、この 2 つの性質は常に相互に排他的ではありません。鉛とスズは、低温では柔軟で延性がありますが、温度が融点近くまで上昇すると、次第に脆くなります。ただし、金属を加熱すると、金属はより柔軟になります。これは、温度が金属の結晶粒に影響を与えるためです。

延性と可鍛性は必ずしも同義ではありません。たとえば、金は延性と可鍛性の両方を備えていますが、鉛は可鍛性のみです。金属が壊れずに耐えることができる圧力 (圧縮応力) の量は、通常、その物理的属性を決定するために使用されます。金属の物理的特性は、結晶構造の違いによって影響を受けます。

可鍛性と硬度

アンチモンやビスマスなどのより硬い金属は、より複雑な結晶構造を持っているため、原子を壊さずに新しい場所に強制的に移動させることがより困難になります。これは、金属の原子列が整列していないためです。別の言い方をすれば、結晶粒界または原子がそれほど緊密に結合していない領域が多くなります。金属は粒界近くで割れやすい。その結果、金属が硬く、もろく、柔軟性が低いほど、粒界が多くなります。

金属は、原子が密結合していない粒界の場所で壊れやすい傾向があります。その結果、金属に多くの粒界があると、より硬くなります。ただし、粒界が少なくなると、もろくなり、柔軟性が低下します。結晶粒に対する高温の影響により、ほとんどの金属は加熱するとより曲げやすくなります。

展性に対する温度の影響は?

ほとんどの金属の結晶粒界の数は、温度が上昇するにつれて減少し、可鍛性が増加します。その結果、熱処理により、通常の状態では可鍛性がない一部の金属が可鍛性になります。たとえば、亜鉛は、華氏 300 度 (摂氏 150 度) 以上に加熱するまではろくなります。この温度以上では、金属を圧延してシートにすることができます。

可鍛性に対する合金化の影響は何ですか?

可鍛性を制御する別の技術は、合金金属です。たとえば、真鍮は、その構成金属である銅や亜鉛よりも曲がりにくいです。 14 カラット ゴールドとスターリング シルバーは、金と銀を硬化させ、可鍛性を最小限に抑える合金です。

可鍛性の測定方法

可鍛性は 2 つの方法で測定できます。最初のテストでは、材料が壊れる前に耐えることができる圧力または圧縮応力の量を決定します。もう 1 つのテストは、金属のシートが壊れる前にどれだけ薄くなるかを判断することです。

まとめ

可鍛性金属は、浸したり丸めたりできる金属であり、薄い板金で一般的です。非金属は可鍛性にしようとすると粉々になることがあります。ただし、金箔も可鍛性のある素材と見なされます。ほとんどの可鍛性金属は延性もあり、この 2 つの性質は常に相容れないものではありません。

以下の質問に対する答えが議論されているこの記事は以上です。

• 可鍛性とは
• 可鍛性金属の例は?
• 可鍛性はどのように機能しますか?
• 非金属は順応性がありますか?
• 展性と延性の違いは何ですか?
• 可鍛性と硬度
• 展性に対する温度の影響は何ですか?
• 可鍛性に対する合金化の影響は何ですか?
• 可鍛性の測定方法

読書から多くのことを学べることを願っています。そうであれば、親切に他の人と共有してください。読んでくれてありがとう。また会いましょう!