金屬冶金鍛造中的韌性與延展性

金屬冶金鍛造中的韌性與延展性

可塑性是金屬的物理性質，其定義為錘擊、壓製或卷成薄片而不破裂的能力。換句話說，金屬可以在壓縮下變形。

金屬的可延展性可以通過其能夠承受而不破裂的壓力（壓縮應力）來測量。金屬之間的延展性差異是由於其晶體結構的差異。

壓縮應力使原子相互滾動成新的位置，而不會破壞它們的金屬鍵。當大量的應力放在可鍛金屬上時，原子相互滾動，長久保持在新的位置。

可鍛金屬有金、銀、鐵、鋁、銅、錫、銦、鋰等。展示延展性的產品的實例包括金箔，鋰箔和銦。

較硬的金屬如銻和鉍的晶體結構使得難以將原子壓入新位置而不破裂。這是因為金屬中的原子行不排列，也就是說存在更多的晶界。金屬傾向於在晶界處斷裂，原子不牢固連接的區域。因此，金屬具有越多的晶界，越硬越脆，因此越不易延展。

雖然延展性是金屬下壓縮變形的性質。銅具有良好的延展性（可以拉伸成線）和良好的延展性（也可以卷成片材）。大多數可延展的金屬也是延展性的，但是這兩種性質可以是排他性的。例如，鉛和錫是可延展性和延展性，同時冷卻但隨著溫度升高到其熔點而變得越來越脆。
然而，大多數金屬在加熱時變得更加有韌性。這是由於溫度對金屬中的晶粒的影響。

溫度對原子的行為有直接影響，而在大多數金屬中，熱量導致具有更規則排列的原子。這樣就減少了晶粒邊界的數量，從而使金屬更柔軟或更有韌性。使用低於300°F（149°C）的脆性金屬的鋅可以看到溫度對金屬的影響的一個例子。然而，當加熱到高於該溫度時，鋅可以變得如此可塑，以致其可以卷成片。與熱處理的效果相反，冷加工 - 涉及加工（軋製，拉伸或擠壓導致塑性變形）冷軋金屬的過程往往會導致更小的晶粒，使金屬更硬。

合金是控製晶粒尺寸以使金屬更可行的另一種常用方法。黃銅是銅和鋅的合金，比單獨的金屬更硬，因為它的晶粒結構更耐壓縮力，試圖迫使原子行移動到新的位置。