Tính Dẻo Là Gì?
Tính dẻo là một tính chất vật lý của kim loại xác định khả năng được rèn, ép hoặc cuộn thành các tấm mỏng mà không bị vỡ. Nói cách khác, nó là thuộc tính của một kim loại để biến dạng dưới sức nén và có hình dạng mới.
Tính dẻo của một kim loại có thể được đo bằng bao nhiêu áp suất (ứng suất nén) mà nó có thể chịu được mà không bị vỡ. Sự khác biệt về tính dễ uốn giữa các kim loại khác nhau là do sự khác nhau trong cấu trúc tinh thể của chúng.
Vật liệu dễ uốn có thể được làm phẳng thành lá kim loại. Một loại lá kim loại nổi tiếng là lá vàng. Nhiều kim loại có độ dễ uốn cao cũng có độ dẻo cao. Một số không, ví dụ chì có độ dẻo thấp nhưng tính dễ uốn cao.
Tính dẻo là một đặc tính vật lý của vật chất, thường là kim loại. Thuộc tính thường áp dụng cho các nhóm họ từ 1 đến 12 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hiện đại.
Tính dẻo trong kim loại là rất quan trọng trong các ngành công nghiệp thiết bị và ô tô. Đặc tính này giúp cấu tạo tủ lạnh, lò vi sóng và bếp, đồng thời cũng giúp cấu tạo các vật kim loại phẳng và cong.
Giới Thiệu Về Tính Dễ Uốn
Tính dễ uốn thường được đặc trưng bởi khả năng của vật liệu để tạo ra một tấm mỏng bằng cách thổi hoặc cán. Thuộc tính này không được nhìn thấy trong các phi kim loại. Kim loại dễ uốn sẽ uốn cong và xoắn thành nhiều hình dạng khi bị tác động bởi búa, trong khi kim loại không dễ uốn có thể vỡ ra thành nhiều mảnh.
Ví dụ về kim loại dễ uốn là vàng, sắt, nhôm, đồng, bạc và chì.
Độ dẻo và tính dễ uốn không phải lúc nào cũng tương quan với nhau – ví dụ như vàng có tính dẻo và dễ uốn, tuy nhiên, chì chỉ đơn thuần là dễ uốn. Tính chất vật lý của kim loại thường được đo bằng tỷ lệ áp suất (ứng suất nén) mà nó sẽ phải đối mặt nhưng không bị vỡ. Sự thay đổi tính chất vật lý của kim loại là do sự khác nhau trong cấu trúc tinh thể của chúng.
Các kim loại có xu hướng bị đứt gãy tại các khu vực ranh giới hạt ở bất cứ nơi nào các nguyên tử không được kết nối mạnh mẽ với nhau. Do đó, kim loại sẽ cứng hơn khi sở hữu nhiều ranh giới thớ. Mặt khác, nó sẽ giòn và kém dễ uốn hơn khi có ít ranh giới hạt hơn. Hầu hết các kim loại trở nên dễ uốn hơn khi bị nung nóng do tác động của nhiệt độ tăng lên các hạt tinh thể.
Vàng và bạc rất dễ uốn. Khi một miếng sắt nóng được rèn, nó sẽ có hình dạng của một tấm. Tính chất không được thấy ở các phi kim loại. Các kim loại không dễ uốn có thể bị vỡ ra khi bị búa đập. Các kim loại dễ uốn thường uốn cong và uốn lượn theo nhiều hình dạng khác nhau.
Kẽm dễ uốn ở nhiệt độ từ 100 đến 200°C nhưng lại giòn ở các nhiệt độ khác.
Kim Loại Dễ Uốn
Ở cấp độ phân tử, ứng suất nén buộc các nguyên tử của kim loại dễ uốn lăn lên nhau vào vị trí mới mà không phá vỡ liên kết kim loại của chúng. Khi một lượng lớn ứng suất được đặt lên một kim loại dễ uốn, các nguyên tử lăn lên nhau và vĩnh viễn ở vị trí mới của chúng.
Ví dụ về kim loại dễ uốn là:
- Vàng
- Màu bạc
- Sắt
- Nhôm
- Đồng
- Kẽm
- Indium
- Lithium
Các sản phẩm được làm từ các kim loại này cũng có thể chứng minh được tính dễ uốn, bao gồm vàng lá, lá liti và bắn indium.
Tính Dễ Uốn Hoạt Động Như Thế Nào?
Kim loại dễ uốn vì cấu trúc tinh thể của chúng. Các phần tử có cấu trúc tinh thể nén chặt [lục giác đóng gói (hcp) hoặc lập phương tâm mặt (fcc)] thường dễ uốn hơn những phần tử có cấu trúc mở hơn, chẳng hạn như khối có tâm (bcc).
Ví dụ, vàng, bạc và magiê dễ uốn hơn vanadi hoặc crom. Các nguyên tử trong các cấu trúc đóng gói gần nhau được sắp xếp giống như các tấm phẳng xếp chồng lên nhau, do đó các mặt phẳng có thể trượt qua nhau dưới tác dụng của lực tác dụng. Trong khi đó, các cấu trúc lấy thân làm trung tâm giống các tấm tôn chống trượt hơn.
Nhưng kim loại có cấu trúc khác nhau tùy thuộc vào nhiệt độ, tạp chất và các yếu tố khác. Vì vậy, mức độ dễ uốn của một nguyên tố hoặc hợp kim nhất định phụ thuộc vào các điều kiện của nó.
Có Bất Kỳ Phi Kim Loại Dễ Uốn?
Nói chung, các nguyên tố là phi kim không dễ uốn. Tuy nhiên, có một vài trường hợp ngoại lệ. Một số dạng thù hình là dễ uốn. Một ví dụ là dạng dẻo của lưu huỳnh.
Trong khi các nguyên tố phi kim loại không dễ uốn, một số polyme phi kim loại lại dễ uốn. Ví dụ, một số chất dẻo thể hiện tính dễ uốn.
Sự Khác Biệt Giữa Dễ Uốn Và Dẻo
Trong khi tính dễ uốn là đặc tính của kim loại cho phép nó biến dạng dưới sức nén, thì tính dẻo là đặc tính của kim loại cho phép nó kéo dài mà không bị hư hại.
Đồng là một ví dụ về kim loại vừa có độ dẻo tốt (nó có thể được kéo dài thành dây điện) vừa có tính dễ uốn tốt (nó cũng có thể được cuộn thành tấm).
Trong khi hầu hết các kim loại dễ uốn cũng có tính dẻo, hai đặc tính này có thể là độc quyền. Ví dụ, chì và thiếc dễ uốn và dễ uốn khi chúng lạnh đi nhưng ngày càng trở nên giòn hơn khi nhiệt độ bắt đầu tăng lên đến điểm nóng chảy của chúng.
Tuy nhiên, hầu hết các kim loại trở nên dễ uốn hơn khi được nung nóng. Điều này là do tác động của nhiệt độ lên các hạt tinh thể bên trong kim loại.
Độ Dẻo Và Độ Cứng
Cấu trúc tinh thể của các kim loại cứng hơn, chẳng hạn như antimon và bitmut, khiến việc ép các nguyên tử vào vị trí mới mà không bị vỡ trở nên khó khăn hơn. Điều này là do các hàng nguyên tử trong kim loại không thẳng hàng.
Nói cách khác, tồn tại nhiều ranh giới hạt hơn, đó là những khu vực mà các nguyên tử không liên kết chặt chẽ với nhau. Các kim loại có xu hướng bị đứt gãy ở các ranh giới hạt này. Do đó, kim loại càng có nhiều ranh giới thớ thì kim loại càng cứng, giòn hơn và kém dễ uốn hơn.
Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Đến Tính Dễ Uốn
Trong hầu hết các kim loại, nhiệt độ tăng làm giảm số lượng ranh giới hạt và tăng tính dễ uốn. Vì vậy, một số kim loại không dễ uốn trong điều kiện thông thường phản ứng với quá trình xử lý nhiệt. Ví dụ, kẽm giòn cho đến khi nó được nung nóng trên 300 ° F (~ 150 ° C). Trên nhiệt độ này, có thể cuộn kim loại thành tấm.
Ảnh Hưởng Của Hợp Kim Đối Với Tính Dễ Uốn
Hợp kim hóa kim loại là một cách khác để kiểm soát tính dễ uốn. Ví dụ, đồng thau kém dễ uốn hơn một trong các kim loại thành phần của nó là đồng hoặc kẽm. Vàng 14 karat và bạc sterling là những hợp kim làm cứng và giảm tính dễ uốn của vàng và bạc.
Đo Độ Dẻo Dai
Có hai phương tiện để đo tính dễ uốn. Thử nghiệm đầu tiên là đo áp suất hoặc ứng suất nén mà vật liệu chịu được trước khi vỡ. Thử nghiệm khác là đo độ mỏng của một tấm kim loại hình thành trước khi bị đứt gãy.
