Comprendre la malléabilité

La capacité d'un matériau à générer une feuille mince par soufflage ou laminage est un indicateur classique de malléabilité. Les non-métaux n'ont pas cette caractéristique. Lorsqu'ils sont frappés par un marteau, les métaux malléables se plient et se tordent dans une variété de formes, mais les métaux non malléables peuvent se briser en fragments. L'or, le fer, l'aluminium, le cuivre, l'argent et le plomb sont des exemples de métaux malléables.

Dans cet article, vous comprendrez la malléabilité des métaux car les réponses aux questions suivantes seront abordées :

• Qu'est-ce que la malléabilité ?
• Quels sont les exemples de métaux malléables ?
• Comment fonctionne la malléabilité ?
• Les non-métaux sont-ils malléables ?
• Quelle est la différence entre malléabilité et ductilité ?
• Malléabilité vs dureté
• Quel est l'effet de la température sur la malléabilité ?
• Quel est l'effet de l'alliage sur la malléabilité ?
• Comment mesurer la malléabilité ?

Qu'est-ce que la malléabilité ?

La tendance des métaux à être martelés, écrasés ou roulés en feuilles minces sans se casser est appelée malléabilité. En d'autres termes, la capacité d'un métal à se déformer et à prendre une nouvelle forme lorsqu'il est comprimé. La quantité de pression (contrainte de compression) qu'un métal peut supporter sans se casser est une mesure de sa malléabilité. Différents métaux ont des structures cristallines différentes, ce qui entraîne des différences de malléabilité.

La feuille de métal peut être fabriquée à partir de matériaux malléables. La feuille d'or est une forme bien connue de feuille de métal. De nombreux métaux à haute malléabilité ont également une ductilité élevée. Certains ne le font pas, comme le plomb, qui a une faible ductilité mais une grande malléabilité. Une caractéristique physique de la matière, principalement des métaux, est malléable. Sur le tableau périodique des éléments contemporain, la fonctionnalité s'applique généralement aux groupes familiaux 1 à 12.

La malléabilité du métal est essentielle dans les secteurs de l'électroménager et de l'automobile. Cette fonctionnalité est utile dans la construction de réfrigérateurs, de fours à micro-ondes et de fours, ainsi que de produits métalliques plats et courbes.

En savoir plus : Comprendre la dureté d'un matériau

Quels sont les exemples de métaux malléables ?

La tension de compression fait rouler les atomes de métaux malléables les uns sur les autres dans de nouveaux emplacements sans rompre leurs liaisons métalliques au niveau moléculaire. Lorsqu'un métal malléable est soumis à une énorme quantité de contraintes, les atomes roulent les uns sur les autres et restent indéfiniment dans leur nouvel emplacement. Des exemples de métaux malléables comprennent l'or, l'argent, le fer, l'aluminium, le cuivre, l'étain, l'indium et le lithium. Les matériaux fabriqués à partir de ces métaux peuvent être malléables, notamment la feuille d'or, la feuille de lithium et la grenaille d'indium.

L'or et l'argent sont tous deux des métaux extrêmement malléables. Lorsqu'il est martelé, un morceau de fer chaud acquiert la forme d'une feuille. Les non-métaux n'ont pas cette caractéristique. Lorsqu'ils sont frappés par un marteau, les métaux non malléables peuvent se briser. Les métaux malléables se plient et se tordent en une variété de formes. Le zinc est flexible entre 100 et 200 degrés Celsius, mais cassant à des températures plus élevées.

Comment fonctionne la malléabilité ?

En raison de leur structure cristalline, les métaux sont pliables. Les structures cristallines compactes [hexagonales compactes (hcp) ou cubiques à faces centrées (fcc)] sont plus flexibles que les structures cristallines à structure ouverte, telles que les structures cubiques centrées (bcc).

L'or, l'argent et le magnésium, par exemple, sont plus malléables que le vanadium ou le chrome. Les formations compactes ont des atomes disposés comme des feuilles plates empilées, permettant aux avions de glisser les uns sur les autres sous contrainte. Les structures centrées sur le corps, en revanche, ressemblent davantage à des tôles ondulées qui ne glissent pas.

Cependant, la température, les impuretés et d'autres conditions font que les métaux prennent des formes distinctes. Par conséquent, la malléabilité d'un élément ou d'un alliage spécifique est déterminée par son environnement.

Les non-métaux sont-ils malléables ?

Les éléments non métalliques ne sont généralement pas malléables. Il y a cependant quelques exceptions. Certains allotropes peuvent être manipulés. L'allotrope plastique du soufre en est un exemple. Certains polymères non métalliques sont malléables, tandis que les éléments non métalliques ne sont pas malléables. Certains plastiques, par exemple, sont malléables.

Quelle est la différence entre malléabilité et ductilité ?

Alors que la malléabilité fait référence à la capacité d'un métal à se déformer sous compression, la ductilité fait référence à la capacité d'un métal à s'étirer sans causer de dommages. Le cuivre est un exemple de métal à la fois ductile (il peut être étiré en fils) et malléable (il peut être plié en formes) (il peut également être roulé en feuilles).

Bien que la plupart des métaux malléables soient également ductiles, les deux qualités ne s'excluent pas toujours mutuellement. Lorsque le plomb et l'étain sont froids, ils sont flexibles et ductiles, mais à mesure que les températures augmentent près de leurs points de fusion, ils deviennent progressivement cassants. Cependant, lorsque les métaux sont chauffés, ils deviennent plus malléables. En effet, la température a un effet sur les grains de cristal dans les métaux.

Ductilité et malléabilité ne sont pas toujours synonymes; par exemple, l'or est à la fois ductile et malléable, alors que le plomb n'est que malléable. La quantité de pression (contrainte de compression) qu'un métal peut supporter sans se rompre est généralement utilisée pour déterminer son attribut physique. Les propriétés physiques des métaux sont affectées par les différences dans leurs structures cristallines.

Malléabilité et dureté

Les métaux plus durs, tels que l'antimoine et le bismuth, ont une structure cristalline plus complexe, ce qui rend plus difficile de forcer les atomes vers de nouveaux emplacements sans les casser. Cela est dû au fait que les rangées d'atomes du métal ne s'alignent pas. Autrement dit, il y a plus de bordures de grains ou de zones où les atomes ne sont pas aussi étroitement liés. Les métaux ont tendance à se fracturer près des joints de grains. Par conséquent, plus un métal est dur, cassant et moins souple, plus il a de joints de grains.

Les métaux ont tendance à se fracturer aux endroits des joints de grains où les atomes ne sont pas aussi étroitement couplés. Par conséquent, lorsque les métaux ont beaucoup de joints de grains, ce sera plus difficile. Lorsqu'il y a moins de joints de grains, cependant, il devient cassant et moins flexible. En raison des effets d'une température plus élevée sur les grains de cristal, la plupart des métaux deviennent plus flexibles lorsqu'ils sont chauffés.

Quel est l'effet de la température sur la malléabilité ?

Le nombre de joints de grains dans la plupart des métaux diminue à mesure que la température augmente, ce qui augmente la malléabilité. Par conséquent, le traitement thermique peut rendre malléables certains métaux qui ne sont pas malléables dans des conditions normales. Le zinc, par exemple, est cassant jusqu'à ce qu'il soit chauffé au-dessus de 300 degrés Fahrenheit (150 degrés Celsius). Au-dessus de cette température, le métal peut être roulé en feuilles.

Quel est l'effet de l'alliage sur la malléabilité ?

Une autre technique pour contrôler la malléabilité est les métaux d'alliage. Le laiton, par exemple, est moins pliable que le cuivre ou le zinc, ses métaux constitutifs. L'or 14 carats et l'argent sterling sont des alliages qui durcissent l'or et l'argent et minimisent leur malléabilité.

Comment mesurer la malléabilité ?

La malléabilité peut être mesurée de deux manières. Le premier test consiste à déterminer la quantité de pression ou de contrainte de compression qu'un matériau peut supporter avant de se rompre. L'autre test consiste à déterminer à quel point une feuille de métal peut devenir fine avant de se fracturer.

En résumé

Les métaux malléables sont des métaux qui peuvent être noyés et laminés et c'est courant sur les tôles minces. Les non-métaux peuvent se briser en essayant d'être malléables. Cependant, la feuille d'or est également considérée comme un matériau malléable. La plupart des métaux malléables sont également ductiles, les deux qualités ne s'excluent pas toujours mutuellement.

C'est tout pour cet article, où les réponses aux questions suivantes sont discutées :

• Qu'est-ce que la malléabilité ?
• Quels sont les exemples de métaux malléables ?
• Comment fonctionne la malléabilité ?
• Les non-métaux sont-ils malléables ?
• Quelle est la différence entre malléabilité et ductilité ?
• Malléabilité vs dureté
• Quel est l'effet de la température sur la malléabilité ?
• Quel est l'effet de l'alliage sur la malléabilité ?
• Comment mesurer la malléabilité ?

J'espère que vous apprendrez beaucoup de la lecture, si c'est le cas, merci de partager avec les autres. Merci d'avoir lu, à bientôt !