金属の可鍛性とは?

MLハリス/ゲッティイメージズ

可鍛性は金属の物理的特性であり、壊れずに薄いシートにハンマーで叩いたり、プレスしたり、丸めたりする能力を定義します。つまり、圧縮によって変形し、新しい形になるのは金属の特性です。

金属の可鍛性は、壊れずにどれだけの圧力 (圧縮応力) に耐えることができるかによって測定できます。異なる金属間の可鍛性の違いは、それらの結晶構造の違いによるものです。

可鍛性金属

分子レベルでは、圧縮応力により、金属結合を壊すことなく、可鍛性金属の原子が新しい位置に転がります。可鍛性金属に大きな応力がかかると、原子は互いに転がり合い、新しい位置に永久にとどまります。

可鍛性金属の例は次のとおりです。

これらの金属で作られた製品は、金箔、リチウム箔、インジウムショットなど、可鍛性も示すことができます。

アンチモンなどのより硬い金属の結晶構造ビスマス、原子を破壊せずに新しい位置に押し込むことがより困難になります。これは、金属内の原子の列が整列していないためです。

言い換えれば、より多くの結晶粒界が存在します。これは、原子がそれほど強く結合していない領域です。金属は、これらの粒界で破砕する傾向があります。したがって、金属の粒界が多ければ多いほど、金属はより硬く、もろくなり、可鍛性が低下します。

可鍛性は、圧縮下で変形できる金属の特性ですが、延性損傷することなく伸びることができる金属の特性です。

銅は、優れた延性 (ワイヤに引き伸ばすことができます) と優れた可鍛性 (シートに圧延することもできます) 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 つの特性は排他的です。鉛たとえば、スズは、冷たいときは可鍛性と延性がありますが、温度が融点に向かって上昇し始めると、ますますもろくなります。

ただし、ほとんどの金属は、加熱するとより柔軟になります。これは、温度が金属内の結晶粒に与える影響によるものです。

温度は原子の挙動に直接影響し、ほとんどの金属では、熱によって原子がより規則的に配置されます。これにより、粒界の数が減り、金属がより柔らかくなり、可鍛性が増します。

金属に対する温度の影響の例は、亜鉛、これは華氏 300 度 (摂氏 149 度) 未満では脆い金属です。ただし、この温度以上に加熱すると、亜鉛は非常に柔軟になり、シートに丸めることができます。

冷間加工とは対照的です熱処理 .このプロセスには、冷たい金属を圧延、絞り、またはプレスすることが含まれます。結晶粒が小さくなる傾向があり、金属が硬くなります。

合金化は、温度を超えて、金属をより加工しやすくするために粒径を制御するもう 1 つの一般的な方法です。真鍮、合金銅と亜鉛の結晶粒構造が圧縮応力に対してより耐性があるため、個々の金属よりも硬くなります。