Formbarhed er en fysisk egenskab ved metaller, der definerer deres evne til at blive hamret, presset eller rullet i tynde lag uden at gå i stykker. Med andre ord er det egenskaben af et metal at deformere under komprimering og få en ny form.
Et metals formbarhed kan måles ved, hvor meget tryk (trykspænding) det kan modstå uden at bryde. Forskelle i formbarhed mellem forskellige metaller skyldes variationer i deres krystalstrukturer.
Formbare metaller
På molekylært niveau tvinger kompressionsspænding atomer af formbare metaller til at rulle over hinanden til nye positioner uden at bryde deres metalliske binding. Når en stor mængde stress lægges på et formbart metal, ruller atomerne over hinanden og forbliver permanent i deres nye position.
Eksempler på formbare metaller er:
- Guld
- Sølv
- Jern
- Aluminium
- Kobber
- Tin
- Indium
- Lithium
Produkter fremstillet af disse metaller kan også demonstrere formbarhed, herunder guldblad, lithiumfolie og indiumskud.
Formbarhed og hårdhed
Krystallstrukturen af hårdere metaller, såsom antimon og
bismuth, gør det vanskeligere at presse atomer ind i nye positioner uden at bryde. Dette skyldes, at rækkerne af atomer i metallet ikke samles.Med andre ord findes der flere korngrænser, som er områder, hvor atomer ikke er så stærkt forbundet. Metaller har en tendens til at brud ved disse korngrænser. Derfor, jo flere korngrænser et metal har, desto hårdere, mere sprødt og mindre formbart vil det være.
Formbarhed vs. duktilitet
Mens formbarhed er egenskaben af et metal, der tillader det at deformere under kompression, duktilitet er egenskaben af et metal, der giver det mulighed for at strække sig uden skade.
Kobber er et eksempel på et metal, der både har god duktilitet (det kan strækkes til ledninger) og god formbarhed (det kan også rulles i lag).
Mens de fleste formbare metaller også er duktile, kan de to egenskaber være eksklusive. At føre og tin er for eksempel formbare og smidige, når de er kolde, men bliver stadig mere sprøde, når temperaturerne begynder at stige mod deres smeltepunkter.
De fleste metaller bliver imidlertid mere formbare, når de opvarmes. Dette skyldes den effekt, som temperaturen har på krystalkornene i metaller.
Kontrol af krystalkorn gennem temperatur
Temperatur har en direkte indflydelse på atomer, og i de fleste metaller resulterer varme i, at atomer har et mere regelmæssigt arrangement. Dette reducerer antallet af korngrænser, hvorved metallet bliver blødere eller mere formbart.
Et eksempel på temperaturens effekt på metaller kan ses med zink, som er et sprødt metal under 300 grader Fahrenheit (149 grader Celsius). Når det imidlertid opvarmes over denne temperatur, kan zink blive så formbart at det kan rulles i ark.
Koldt arbejde står i kontrast til varmebehandling. Denne proces involverer rullning, tegning eller presning af et koldt metal. Det har en tendens til at resultere i mindre korn, hvilket gør metallet hårdere.
Ud over temperatur er legering en anden almindelig metode til at kontrollere kornstørrelser for at gøre metaller mere brugbare. Messing, en legering af kobber og zink, er hårdere end begge individuelle metaller, fordi dens kornstruktur er mere modstandsdygtig over for kompressionsspænding.