Quando a tensão mecânica é aplicada a um objeto sólido, dependerá da estrutura do sólido se ele se deforma em várias formas sem quebrar ou não. Materiais que são facilmente deformados sem quebrar quando colocados sob pressão mecânica são considerados maleáveis. Materiais que são facilmente deformados quando submetidos a tensões de tração são considerados dúcteis.
Definição de maleável
A palavra maleável vem do latim medieval malleabilis, que veio do latim original Malleare, que significa "martelar".
Os materiais maleáveis podem ser facilmente deformados sem quebrar sob pressão mecânica ou "estresse compressivo". Uma vez que esses materiais não se quebram ao serem deformados, eles podem ser forçados em diferentes formas ou finos lençóis. Isso pode ser feito martelando, pressionando ou rolando.
Um exemplo comum de um material maleável é ouro, que muitas vezes é compactado em folha de ouro para uso em arte, arquitetura, joias e até mesmo alimentos. Outros metais maleáveis incluem ferro, cobre, alumínio, prata e chumbo, bem como o zinco de metal de transição em certas temperaturas. Muitos materiais que são muito maleáveis também são muito dúcteis; o chumbo é uma exceção, com baixa ductilidade e alta maleabilidade.
Definição de dúctil
Intimamente relacionado ao conceito de maleabilidade está a ductilidade. Enquanto a maleabilidade tem a ver com o estresse compressivo, ou pressão mecânica, a ductilidade está relacionada ao estresse de tração ou alongamento mecânico.
"Dúctil" se origina da palavra latina ductilis, que significa "que pode ser conduzido ou desenhado."
Algo que é dúctil (às vezes também chamado de trato) pode ser facilmente esticado ou esticado em um fio fino. O cobre dúctil é um bom exemplo de maleabilidade e ductilidade, podendo ser prensado e laminado em folhas, bem como esticado em fios.
Os metais são frequentemente misturados como ligas para melhorar suas propriedades físicas. O aço de alta resistência é um exemplo de liga com maior ductilidade do que qualquer um de seus metais componentes e é frequentemente usado em aviões, carros e outras aplicações de engenharia.
Como os metais se deformam
Camadas de íons em um metal podem se mover e deslizar umas sobre as outras sem quebrar suas ligações metálicas; é isso que permite que um metal dobre ou estique sem quebrar. No entanto, alguns metais mais duros não têm camadas claras e, em vez disso, têm uma estrutura de cristal com unidades menores de átomos.
Esses aglomerados unitários de átomos, chamados grãos, têm limites entre eles chamados limites de grãos. Quanto mais limites de grão por unidade de volume um metal tiver, menos maleabilidade ou ductilidade ele terá. Em vez disso, o metal será mais frágil e tenderá a quebrar ao longo desses limites de grão.
Os materiais são mais maleáveis e mais dúcteis quando apresentam luxações ou íons ausentes na estrutura da camada. Esses defeitos podem se mover através da estrutura cristalina do metal conforme ele se deforma, aumentando sua capacidade de deformar sem quebrar.
Quando a maioria dos metais é aquecida, seus grãos ficam maiores. Os átomos têm uma estrutura mais regular e podem deslizar uns sobre os outros com mais facilidade sem quebrar suas ligações. Isso permite que os metais sejam mais facilmente deformados. O "trabalho a frio" faz o oposto: deformar o metal quando ele está frio cria mais limites de grão, tornando o metal rígido e quebradiço.
Curiosamente, alguns metais também mostram elasticidade. Quando uma pequena quantidade de estresse é colocada em um metal, os átomos começar para rolar um sobre o outro. Mas então, quando a tensão é liberada, os átomos voltam às suas posições originais. Grandes quantidades de estresse mudam as posições dos átomos permanentemente.