Conductivitatea în metale este o măsură a capacității unui material de a transmite căldură sau electricitate (sau sunet). Reciprocul conductivității este rezistența, sau capacitatea de a reduce fluxul celor.
Înțelegerea tendinței unui material de a conduce poate fi un factor critic în selectarea acelui material pentru o anumită aplicație. În mod clar, unele materiale sunt alese pentru că conduc cu ușurință electricitatea (ca firele, de exemplu) sau căldura (ca aripioarele sau tuburile dintr-un radiator sau schimbător de căldură). Pentru alte aplicații (cum ar fi izolarea), materialele sunt selectate pentru că nu conduc foarte bine.
Metalele pure vor avea tendința de a oferi cea mai bună conductivitate. În majoritatea metalelor, existența impurităților restricționează fluxul de electroni. În comparație cu metalele pure, atunci, elementele care sunt adăugate ca agenți de aliere ar putea fi considerate „impurități”. Astfel, aliajele tind să ofere o conductivitate electrică mai mică decât metalul pur. În cazul în care sunt necesare proprietăți diferite oferite de aliaje (de exemplu, pentru duritate sau rezistență suplimentară), este important să se aleagă adaosurile de aliaje care nu afectează în mod semnificativ conductivitatea, dacă aceasta este, de asemenea, importantă.
Metalele conduc electricitatea permițând electronilor liberi să se deplaseze între atomi. Acești electroni nu sunt asociați cu un singur atom sau cu o legătură covalentă. Deoarece sarcinile asemănătoare se resping reciproc, mișcarea unui electron liber în cadrul rețelei îi dislocă pe cei din atomul următor, iar procesul se repetă – deplasându-se în direcția curentului, spre capătul încărcat pozitiv.
Conductivitatea termică este similară cu cea electrică în sensul că excitarea atomilor dintr-o secțiune funcționează pentru a excita și vibra atomii adiacenți. Această mișcare sau energie cinetică – nu foarte diferită de frecarea mâinilor între ele pentru a vă încălzi – permite căldurii să se deplaseze prin metal. Aliajele, care sunt o combinație de elemente metalice diferite, au tendința de a oferi un nivel mai scăzut de conductivitate termică decât metalele pure. Atomii de dimensiuni sau greutăți atomice diferite vor vibra la o rată diferită, ceea ce schimbă modelul de conductivitate termică. Dacă există mai puțin transfer de energie între atomi, există mai puțină conductivitate.
Argintul pur și cuprul oferă cea mai mare conductivitate termică, iar aluminiul mai puțin. Oțelurile inoxidabile oferă o conductivitate termică scăzută. Unele materiale, inclusiv cuprul, vor conduce cu ușurință atât căldura, cât și electricitatea. În timp ce altele, cum ar fi sticla, conduc căldura, dar nu și electricitatea.
După cum am menționat anterior, selectarea metalului pentru orice aplicație implică probabil compromisuri. De exemplu, luați în considerare alegerea metalului în vasele de gătit. În timp ce aluminiul este un conductor decent al căldurii, cuprul conduce mai bine și ar oferi o performanță de gătire mai rapidă și mai uniformă – dacă sunteți în căutarea acelei mese rapide. Dar cuprul este mult mai scump. Acesta este motivul pentru care toate ustensilele de gătit, cu excepția celor mai scumpe, sunt fabricate din aluminiu, sau din aluminiu cu un strat de acoperire sau placare (aluminiul este reactiv la alimentele sărate și acide), și nu din cupru, care este mai scump. Cuprul cu un înveliș din oțel inoxidabil ar fi încă o altă alegere.
Ca și în cazul majorității acestor aplicații, metalurgistul de cartier vă poate ajuta să luați o decizie rentabilă în ceea ce privește alegerea aliajului – pentru conductivitate sau aproape orice altă performanță dorită.