Buigzaamheid is een fysieke eigenschap van metalen die hun vermogen definieert om in dunne platen te worden gehamerd, geperst of gerold zonder te breken. Het is met andere woorden de eigenschap van een metaal om onder druk te vervormen en een nieuwe vorm aan te nemen.
De kneedbaarheid van een metaal kan worden gemeten door hoeveel druk (drukspanning) het kan weerstaan zonder te breken. Verschillen in vervormbaarheid tussen verschillende metalen zijn het gevolg van variaties in hun kristalstructuren.
Buigzame metalen
Op moleculair niveau dwingt compressiespanning atomen van vervormbare metalen om over elkaar heen te rollen in nieuwe posities zonder hun metaalbinding te verbreken. Wanneer er veel spanning op een smeedbaar metaal wordt uitgeoefend, rollen de atomen over elkaar heen en blijven permanent in hun nieuwe positie.
Voorbeelden van smeedbare metalen zijn:
- Goud
- Zilver
- Ijzer
- Aluminium
- Koper
- Blik
- Indium
- Lithium
Producten gemaakt van deze metalen kunnen ook kneedbaarheid vertonen, waaronder bladgoud, lithiumfolie en indiumshot.
Buigzaamheid en hardheid
De kristalstructuur van hardere metalen, zoals antimoon en bismut, maakt het moeilijker om atomen in nieuwe posities te drukken zonder te breken. Dit komt omdat de rijen atomen in het metaal niet op één lijn liggen.
Er zijn met andere woorden meer korrelgrenzen, dat zijn gebieden waar atomen niet zo sterk met elkaar verbonden zijn. Metalen breken vaak aan deze korrelgrenzen. Daarom, hoe meer korrelgrenzen een metaal heeft, hoe harder, brozer en minder kneedbaar het zal zijn.
Buigzaamheid vs. Buigzaamheid
Hoewel kneedbaarheid de eigenschap is van een metaal waardoor het onder compressie kan vervormen, ductiliteit is het eigendom van een metaal waardoor het zonder schade kan uitrekken.
Koper is een voorbeeld van een metaal dat zowel een goede ductiliteit heeft (het kan tot draden worden uitgerekt) als een goede vervormbaarheid (het kan ook tot platen worden gerold).
Hoewel de meeste smeedbare metalen ook ductiel zijn, kunnen de twee eigenschappen exclusief zijn. Lood en tin zijn bijvoorbeeld vervormbaar en taai wanneer ze koud zijn, maar worden steeds brosser wanneer de temperaturen beginnen te stijgen naar hun smeltpunten.
De meeste metalen worden bij verhitting echter beter vervormbaar. Dit komt door het effect dat temperatuur heeft op de kristalkorrels in metalen.
Kristalkorrels regelen door middel van temperatuur
Temperatuur heeft een direct effect op het gedrag van atomen en in de meeste metalen resulteert warmte in atomen met een meer regelmatige opstelling. Dit vermindert het aantal korrelgrenzen, waardoor het metaal zachter of buigzamer wordt.
Een voorbeeld van het effect van temperatuur op metalen is te zien met zink, wat een bros metaal is onder de 149 graden Celsius. Wanneer het echter boven deze temperatuur wordt verwarmd, kan zink zo vervormbaar worden dat het in platen kan worden gerold.
Koud werken staat in tegenstelling tot hittebehandeling. Dit proces omvat het rollen, tekenen of persen van een koud metaal. Het resulteert meestal in kleinere korrels, waardoor het metaal harder wordt.
Naast temperatuur is legering een andere veelgebruikte methode om korrelgroottes te beheersen om metalen beter werkbaar te maken. Messing, een legering van koper en zink, is harder dan beide afzonderlijke metalen omdat de korrelstructuur beter bestand is tegen drukbelasting.