Τι είναι η ελαστικότητα στο μέταλλο;

Η ελαστικότητα είναι μια φυσική ιδιότητα των μετάλλων που καθορίζει την ικανότητά τους να σφυρηλατούνται, να πιέζονται ή να τυλίγονται σε λεπτά φύλλα χωρίς σπάσιμο. Με άλλα λόγια, είναι ιδιοκτησία ενός μετάλλου να παραμορφώνεται υπό συμπίεση και να παίρνει ένα νέο σχήμα.

Η ελαστικότητα ενός μετάλλου μπορεί να μετρηθεί με πόση πίεση (πίεση συμπίεσης) μπορεί να αντέξει χωρίς να σπάσει. Οι διαφορές στην ελαστικότητα μεταξύ των διαφορετικών μετάλλων οφείλονται στις διαφορές στις κρυσταλλικές δομές τους.

Σε μοριακό επίπεδο, η πίεση συμπίεσης αναγκάζει τα άτομα των ελαστικών μετάλλων να κυλήσουν το ένα το άλλο σε νέες θέσεις χωρίς να σπάσουν τον μεταλλικό τους δεσμό. Όταν ένα μεγάλο άγχος ασκείται σε ένα ελαστικό μέταλλο, τα άτομα περιστρέφονται μεταξύ τους και παραμένουν μόνιμα στη νέα τους θέση.

Παραδείγματα ελαστικών μετάλλων είναι:

• Χρυσός
• Ασήμι
• Σίδερο
• Αλουμίνιο
• Χαλκός
• Κασσίτερος
• Ινδίο
• Λίθιο

Τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτά τα μέταλλα μπορούν επίσης να αποδείξουν την ευλυγισία, συμπεριλαμβανομένων των φύλλων χρυσού, του φύλλου λιθίου και της βολής ινδίου.

Η κρυσταλλική δομή των σκληρότερων μετάλλων, όπως το αντιμόνιο και βισμούθιο, καθιστά πιο δύσκολη την πίεση ατόμων σε νέες θέσεις χωρίς να σπάσει. Αυτό συμβαίνει επειδή οι σειρές ατόμων στο μέταλλο δεν ευθυγραμμίζονται.

Με άλλα λόγια, υπάρχουν περισσότερα όρια σιτηρών, τα οποία είναι περιοχές όπου τα άτομα δεν είναι τόσο ισχυρά συνδεδεμένα. Τα μέταλλα τείνουν να σπάσουν σε αυτά τα όρια κόκκων. Επομένως, όσο περισσότερα όρια κόκκων έχει ένα μέταλλο, τόσο πιο δύσκολο, πιο εύθραυστο και λιγότερο ελαστικό θα είναι.

Ενώ η ελαστικότητα είναι ιδιοκτησία ενός μετάλλου που του επιτρέπει να παραμορφώνεται υπό συμπίεση, εύπλαστο είναι η ιδιότητα ενός μετάλλου που του επιτρέπει να τεντώνεται χωρίς ζημιά.

Ο χαλκός είναι ένα παράδειγμα ενός μετάλλου που έχει καλή ολκιμότητα (μπορεί να τεντωθεί σε σύρματα) και καλή ελαστικότητα (μπορεί επίσης να τυλιχτεί σε φύλλα).

Ενώ τα περισσότερα ελαστικά μέταλλα είναι επίσης όλκιμα, οι δύο ιδιότητες μπορεί να είναι αποκλειστικές. Οδηγω και ο κασσίτερος, για παράδειγμα, είναι ελαστικοί και όλκιμοι όταν είναι κρύοι, αλλά γίνονται όλο και πιο εύθραυστοι όταν οι θερμοκρασίες αρχίζουν να αυξάνονται προς τα σημεία τήξης τους.

Ωστόσο, τα περισσότερα μέταλλα γίνονται πιο ελαστικά όταν θερμαίνονται. Αυτό οφείλεται στην επίδραση που έχει η θερμοκρασία στους κρυσταλλικούς κόκκους μέσα στα μέταλλα.

Η θερμοκρασία έχει άμεση επίδραση στη συμπεριφορά των ατόμων, και στα περισσότερα μέταλλα, η θερμότητα έχει ως αποτέλεσμα τα άτομα να έχουν μια πιο κανονική διάταξη. Αυτό μειώνει τον αριθμό των ορίων κόκκων, καθιστώντας έτσι το μέταλλο πιο μαλακό ή πιο εύπλαστο.

Ένα παράδειγμα της επίδρασης της θερμοκρασίας στα μέταλλα μπορεί να φανεί με ψευδάργυρος, που είναι εύθραυστο μέταλλο κάτω από 300 βαθμούς Φαρενάιτ (149 βαθμούς Κελσίου). Ωστόσο, όταν θερμαίνεται πάνω από αυτήν τη θερμοκρασία, ο ψευδάργυρος μπορεί να γίνει τόσο ελαστικός που μπορεί να τυλίγεται σε φύλλα.

Ψυχρή εργασία βρίσκεται σε αντίθεση με το θερμική επεξεργασία. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει κύλιση, σχεδίαση ή συμπίεση ψυχρού μετάλλου. Τείνει να οδηγήσει σε μικρότερους κόκκους, κάνοντας το μέταλλο πιο σκληρό.

Πέρα από τη θερμοκρασία, το κράμα είναι μια άλλη κοινή μέθοδος ελέγχου των μεγεθών κόκκων για να καταστούν τα μέταλλα πιο λειτουργικά. Ορείχαλκος, ένα κράμα του χαλκού και του ψευδαργύρου, είναι σκληρότερο και από τα δύο μεμονωμένα μέταλλα επειδή η δομή του κόκκου του είναι πιο ανθεκτική στην πίεση συμπίεσης.