قابلیت مفتولشدن؛ رازِ تبدیل فلز به سیم
مفتولشدن یعنی چه؟ کشیدن و کش آوردن!
تصور کنید یک تکه خمیر بازی در دست دارید. اگر آن را به آرامی بکشید، بلند و نازک میشود. قابلیت مفتولشدن در فلزات هم مفهومی مشابه دارد، اما بسیار قویتر و پیچیدهتر. وقتی میگوییم فلزی «قابلیت مفتول شدن» دارد، یعنی میتوان آن را تحت کشش قرار داد و به شکل سیم یا مفتولهای بسیار بلند و نازک درآورد، بدون اینکه پاره یا شکسته شود. این فرآیند معمولاً با عبور دادن شمش یا میلهای از فلز از میان غلتکها یا قالبهای ریزروزنهدار انجام میگیرد.
تفاوت این خاصیت با چکشخواری2 (که در مقالهای دیگر به آن میپردازیم) در نوع نیروی وارده است. در چکشخواری، فلز تحت فشار و ضربه قرار میگیرد (مثل مسطح کردن یک سکه با چکش)، اما در مفتولشدن، نیروی اصلی، کشش است (مثل کشیدن آدامس).
| نام فلز | قابلیت مفتولشدن | مثال کاربردی در زندگی | توضیح |
|---|---|---|---|
| مس | عالی | سیمهای برق و کابلهای تلفن | به راحتی تا قطرهای بسیار نازک کشیده میشود و رسانای خوبی است. |
| طلا | بسیار عالی | سیمهای بسیار نازک در مدارهای الکترونیکی و زنجیرهای ظریف | نرم است و تا حد باورنکردنی میتوان آن را نازک کرد. یک گرم طلا را میتوان به سیمی به طول 2 کیلومتر کشید! |
| آلومینیوم | خوب | فویل آشپزخانه، سیمهای هوایی انتقال برق | سبک و نسبتاً نرم است و میتوان آن را به ورقه یا سیم نازک تبدیل کرد. |
| فولاد (کربن معمولی) | محدود | میلگرد، سیمهای ضخیم فولادی | سخت و محکم است و برای مفتول شدن به گرم کردن و فرآیندهای خاص نیاز دارد. در قطرهای خیلی نازک به راحتی میشکند. |
| چدن | فاقد این خاصیت | بدنه موتور، لولههای فاضلاب | شکننده است. اگر سعی کنید آن را بکشید، به جای تغییر شکل، میشکند. |
چه چیزی به یک فلز، قابلیت مفتولشدن میدهد؟
این خاصیت به ساختار داخلی اتمهای فلز بستگی دارد. در فلزات، اتمها به صورت منظم چیده شدهاند و الکترونهای آزاد آنها را به هم متصل نگه میدارند. هنگامی که فلز کشیده میشود، لایههایی از اتمها میتوانند روی هم بلغزند و جابجا شوند بدون اینکه پیوند بین آنها کاملاً گسسته شود. به این حرکت، لغزش میگویند. هرچه این لغزش راحتتر صورت بگیرد، فلز انعطافپذیرتر و قابلیت مفتولشدن بهتری دارد.
از کارگاه تا خانه: سیمهایی که زندگی را میسازند
حالا بیایید ببینیم این خاصیت در اطراف ما چگونه خودش را نشان میدهد:
۱. سیمکشی برق: پرکاربردترین مثال است. مس یا آلومینیوم به دلیل قابلیت مفتول شدن عالی، ابتدا به صورت شمش ذوب میشوند، سپس از قالبهای متوالی با سوراخهای ریز عبور داده میشوند تا به سیمهای نازک تبدیل شوند. این سیمها بعداً با عایق پوشانده شده و در دیوار خانههایمان پنهان میشوند تا برق را جابهجا کنند.
۲. طلا و جواهرسازی: طلای ناب بسیار نرم است. جواهرسازان با استفاده از همین خاصیت، آن را از میان قالبهایی به نام حدیده میکشند و به سیمهای بسیار ظریفی تبدیل میکنند که برای ساخت زنجیر، دستبندهای مفتولی و تزئینات پیچیده استفاده میشود.
۳. تارهای ساز: تارهای گیتار، ویولن و سنتور از جنس فلزات خاصی مانند فولاد ضدزنگ یا نیکل هستند که قابلیت مفتول شدن خوبی دارند. آنها را میکشند تا به قطر و استحکام دقیق مورد نیاز برای تولید نتهای مختلف برسند.
۴. سیمهای فولادی: سیمهای ضخیمتر فولادی که در ساخت تایر خودرو (سیمهای لاستیک)، تورهای حفاظتی، آسانسور (کابلهای فولادی) و حتی پلهای معلق استفاده میشوند، همگی محصول فرآیند مفتولشدن هستند.
پرسشهای مهم و اشتباهات رایج
پاورقی
1 قابلیت مفتولشدن (Ductility): خاصیت یک ماده (عمدتاً فلز) که تحت تنش کششی بتواند تغییر شکل پلاستیکی زیادی دهد (یعنی به شکل سیم درآید) بدون آنکه گسیخته شود.
2 چکشخواری (Malleability): خاصیت یک ماده (عمدتاً فلز) که تحت تنش فشاری (مثل چکشخوری یا نورد) بتواند تغییر شکل پلاستیکی زیادی دهد و به شکل ورقهای نازک درآید بدون آنکه ترک بخورد.
3 آنیل کردن (Annealing): یک عملیات حرارتی شامل گرم کردن فلز تا دمای مشخص، نگهداری و سپس سرد کردن آرام برای نرم کردن فلز، افزایش چقرمگی و کاهش تنشهای داخلی.
