La malleabilità è una proprietà fisica dei metalli che definisce la loro capacità di essere martellata, pressata o arrotolata in fogli sottili senza rompersi. In altre parole, è una proprietà di un metallo deformarsi sotto compressione e assumere una nuova forma.
La malleabilità di un metallo può essere misurata da quanta pressione (stress di compressione) può sopportare senza rompersi. Le differenze nella malleabilità tra i diversi metalli sono dovute a variazioni nelle loro strutture cristalline.
Metalli malleabili
A livello molecolare, lo stress da compressione forza gli atomi di metalli malleabili a rotolare l'uno sull'altro in nuove posizioni senza rompere il loro legame metallico. Quando una grande quantità di stress viene esercitata su un metallo malleabile, gli atomi si spostano l'uno sull'altro e rimangono permanentemente nella loro nuova posizione.
Esempi di metalli malleabili sono:
- Oro
- Argento
- Ferro
- Alluminio
- Rame
- Lattina
- indio
- Litio
I prodotti realizzati con questi metalli possono anche dimostrare malleabilità, tra cui foglia d'oro, lamina di litio e pallini di indio.
Malleabilità e durezza
La struttura cristallina di metalli più duri, come l'antimonio e bismuto, rende più difficile premere gli atomi in nuove posizioni senza rompersi. Questo perché le file di atomi nel metallo non si allineano.
In altre parole, esistono più confini di grano, che sono aree in cui gli atomi non sono così fortemente collegati. I metalli tendono a fratturarsi a questi confini del grano. Pertanto, più confini di grano ha un metallo, più sarà duro, più fragile e meno malleabile.
Malleability vs. Duttilità
Mentre la malleabilità è proprietà di un metallo che gli consente di deformarsi sotto compressione, duttilità è la proprietà di un metallo che gli consente di allungarsi senza danni.
Il rame è un esempio di un metallo che ha sia una buona duttilità (può essere allungato in fili) sia una buona malleabilità (può anche essere arrotolato in fogli).
Mentre la maggior parte dei metalli malleabili sono anche duttili, le due proprietà possono essere esclusive. Condurre e lo stagno, per esempio, sono malleabili e duttili quando sono freddi ma diventano sempre più fragili quando le temperature iniziano a salire verso i loro punti di fusione.
La maggior parte dei metalli, tuttavia, diventa più malleabile quando riscaldata. Ciò è dovuto all'effetto che la temperatura ha sui grani di cristallo all'interno dei metalli.
Controllo dei granuli di cristallo attraverso la temperatura
La temperatura ha un effetto diretto sul comportamento degli atomi e, nella maggior parte dei metalli, il calore provoca una disposizione più regolare degli atomi. Ciò riduce il numero dei bordi del grano, rendendo così il metallo più morbido o più malleabile.
Un esempio dell'effetto della temperatura sui metalli può essere visto con zinco, che è un metallo fragile sotto i 300 gradi Fahrenheit (149 gradi Celsius). Tuttavia, quando viene riscaldato al di sopra di questa temperatura, lo zinco può diventare così malleabile da poter essere arrotolato in fogli.
Lavorazione a freddo è in contrasto con trattamento termico. Questo processo prevede il rotolamento, il disegno o la pressione di un metallo freddo. Tende a produrre grani più piccoli, rendendo il metallo più duro.
Oltre la temperatura, la lega è un altro metodo comune per controllare le dimensioni del grano per rendere i metalli più lavorabili. Ottone, un lega di rame e zinco, è più duro di entrambi i singoli metalli perché la sua struttura a grana è più resistente alle sollecitazioni di compressione.