Tvárnosť je fyzikálna vlastnosť kovov, ktorá definuje ich schopnosť byť kladivom, lisovaním alebo valcovaním do tenkých plechov bez pretrhnutia. Inými slovami, je to vlastnosť kovu deformovať sa pod tlakom a získať nový tvar.
Kujnosť kovu sa dá merať podľa toho, aký veľký tlak (tlakové napätie) vydrží bez zlomenia. Rozdiely v taviteľnosti medzi rôznymi kovmi sú spôsobené odchýlkami v ich kryštálových štruktúrach.
Kujné kovy
Na molekulárnej úrovni tlakové napätie núti atómy kujných kovov vzájomne sa valiť do nových pozícií bez prerušenia ich kovovej väzby. Ak sa na kujný kov kladie veľké množstvo napätia, atómy sa navzájom prevalujú a natrvalo zostanú vo svojej novej polohe.
Príklady kujných kovov sú:
- zlato
- striebro
- železo
- hliník
- meď
- cín
- indium
- lítium
Výrobky vyrobené z týchto kovov môžu tiež vykazovať kujnosť, vrátane zlatých listov, lítiových fólií a brokov z india.
Tekutosť a tvrdosť
Kryštalická štruktúra tvrdších kovov, ako sú antimón a bizmut, sťažuje tlačenie atómov do nových pozícií bez porušenia. Je to preto, že rady atómov v kovoch sa nezaraďujú.
Inými slovami, existuje viac hraníc zŕn, čo sú oblasti, v ktorých atómy nie sú tak pevne spojené. Kovy majú tendenciu sa zlomiť na týchto hraniciach zŕn. Preto čím viac je hranica zŕn kovu, tým je tvrdšia, krehkejšia a menej kujná.
Obchodovateľnosť verzus kujnosť
Aj keď tvárnosť je vlastnosť kovu, ktorá mu umožňuje deformovať sa pod tlakom, kujnosť je vlastnosť kovu, ktorá mu umožňuje napnúť sa bez poškodenia.
Meď je príkladom kovu, ktorý má dobrú ťažnosť (môže byť roztiahnutý na drôty) a dobrú tvárnosť (môže byť tiež valcovaný do plechov).
Zatiaľ čo väčšina kujných kovov je tiež tvárná, tieto dve vlastnosti môžu byť exkluzívne. Viesť a cín sú napríklad poddajné a tvárné, keď sú chladné, ale stávajú sa krehkejšími, keď teploty začínajú stúpať k ich bodom topenia.
Väčšina kovov sa však pri zahrievaní stáva tvárnejšou. Je to kvôli účinku, ktorý má teplota na kryštálové zrná v kovoch.
Regulácia kryštálových zŕn pomocou teploty
Teplota má priamy vplyv na správanie sa atómov a vo väčšine kovov vedie teplo k pravidelnejšiemu usporiadaniu atómov. To znižuje počet hraníc zŕn, čím je kov mäkší alebo tvárnejší.
Príklad vplyvu teploty na kovy je možné vidieť na obr zinok, čo je krehký kov s teplotou nižšou ako 300 stupňov Fahrenheita (149 stupňov Celzia). Ak sa však zohreje nad túto teplotu, zinok sa môže stať tak kujným, že sa dá zrolovať do plechov.
Spracovanie za studena stojí na rozdiel od tepelné spracovanie. Tento proces zahŕňa valcovanie, ťahanie alebo lisovanie studeného kovu. Má tendenciu viesť k menším zrnám, čo spôsobuje tvrdosť kovu.
Okrem teploty je legovanie ďalšou bežnou metódou kontroly veľkosti zŕn, aby boli kovy spracovateľnejšie. mosadz, an zliatina z medi a zinku je tvrdšia ako oba jednotlivé kovy, pretože jej zrnitá štruktúra je odolnejšia voči tlaku.