Metalle kommen im Alltag in sehr vielen Bereichen vor. Sie lassen sich in Autos, Straßenlaternen, Einkaufswägen, Regalen, Garagentoren und so weiter finden. Metalle sind in der Industrie und im alltäglichen Leben nicht wegzudenken. Deshalb gibt es auch ganze Forschungsbereiche, die sich nur mit Metallen beschäftigen. Die Metallurgie, ein Teilbereich der Werkstoffkunde, beschäftigt sich ausschließlich mit Verfahren zur Gewinnung, Herstellung und Verbesserung von Metallen. Wer schon einmal gesehen hat, wie Metalle hergestellt werden oder ein Aluminiumblech etwas gebogen hat, wird sich die Frage stellen, warum Metalle überhaupt verformbar sind, obwohl sie gleichzeitig sehr hart sind?
Warum sind Metalle verformbar?
Verformbarkeit wird allgemein als das Verhalten bezeichnet, dass Stoffe haben, wenn deren Form verändert wird. Bei Metallen gibt es zwei Formen der Verformbarkeit. Die plastische Verformung und die elastische Verformung. Von plastischer Verformung spricht man, wenn der Werkstoff verformt wird und in dieser Position bleibt. Dazu zählt nicht nur der dauerhaft verformte Zustand des Metalls, sondern auch die Beschädigung, also das Zerbrechen eines Werkstoffes. Von elastischer Verformung spricht man, wenn ein metallischer Werkstoff verformt wird und danach wieder in seine Ursprungsform zurückkehrt. Die Verformbarkeit von Metallen hängt mit deren Struktur des Kristallgitters zusammen.
Das Kristallgitter muss man sich als einen Würfel vorstellen, in dessen Inneren sich Punkte befinden, die regelmäßig angeordnet sind. Auf jedem dieser Punkte sitzt ein Atom. Je nach Metall gibt es verschiedene Kristallgitter mit verschieden vielen Atomen. In diesem Kristallgitter sitzen Atome in einer festen Anordnung nebeneinander. Wenn das Metall gebogen wird, drücken die benachbarten Atome gegeneinander und üben Druck in die Gegenrichtung aus, von der aus der Druck ausgeübt wird. Zwischen den Atomen sitzen Elektronen, die sich trotz des Drucks noch frei bewegen können und die Stellen im Kristallgitter einnehmen, an denen noch Platz ist. Dadurch bleiben verformbare Metalle auch in der Stellung, in die sie verformt wurden.
Was sagt der Härtegrad eines Metalls über dessen Verformbarkeit aus?
Der Härtegrad eines Metalls ist auch darüber entscheidend, wie leicht es sich verformen lässt. Der Härtegrad ist der Widerstand, den ein Metall gegen das äußere Eindringen eines Werkstoffes aufweist. Wenn also ein metallischer Werkstoff einen besonders hohen Härtegrad aufweist, lässt dieser sich nicht so leicht verformen. Je härter jedoch ein Metall ist, desto spröder ist es. Spröde bezeichnet einen Werkstoff, der sich kaum verformen lässt, also sofort bricht und sich somit plastisch verformt. Ein Metall mit sehr geringem Härtegrad wie etwa Gold, lässt sich sehr leicht und vor allem sehr stark verformen. Das härteste Metall der Welt ist Osmium und das weichste ist Cäsium. Jedoch handelt es sich bei Cäsium streng genommen um ein Alkalimetall. Unter den reinen Metallen ist Blei das weichste von allen Metallen.
Welche Metalle sind noch besonders leicht verformbar?
Zu den besonders leicht verformbaren Metallen zählt beispielsweise Gold. Durch seine geringe Härte und kann es leicht durch Fremdeinwirkungen beschädigt werden.
Kupfer weißt wie Gold auch eine sehr geringe Härte auf. Da es sehr flexibel und ein guter elektrischer Leiter ist, wird es sehr häufig in verschiedenen Arten von Kabeln verwendet. Da Kabel auch im inneren der Wände von Gebäuden verlegt sind, liegen sie oft abgeknickt.
Die Verformbarkeit von Zinn lässt sich durch einen alltäglichen Gegenstand einfach überprüfen – nämlich Lötzinn. Dieser wird für die Herstellung von Platinen genutzt. Lötzinn lässt sich sehr einfach verformen, ohne dabei zu brechen.
Mein Name ist Anatoli Bauer und ich wohne im Norden an der Nordseeküste in Husum. Ich beschäftige mich leidenschaftlich gerne mit den Naturwissenschaften und interessiere mich vor allem für Physik und alles, was mit dem Weltraum und entfernten Planten zu tun hat.
