Ledningsförmåga i metall är ett mått på ett materials förmåga att överföra värme, elektricitet (eller ljud). Motsatsen till konduktivitet är motstånd, eller förmågan att minska flödet av dessa.
En förståelse för ett materials tendens att leda kan vara en kritisk faktor vid valet av detta material för en viss tillämpning. Det är uppenbart att vissa material väljs för att de lätt leder elektricitet (t.ex. tråd) eller värme (t.ex. lameller eller rör i en radiator eller värmeväxlare). För andra tillämpningar (t.ex. isolering) väljs material för att de specifikt inte leder särskilt bra.
Rena metaller tenderar att ge den bästa ledningsförmågan. I de flesta metaller begränsar förekomsten av föroreningar flödet av elektroner. Jämfört med rena metaller kan därför element som tillsätts som legeringsämnen betraktas som ”föroreningar”. Därför tenderar legeringar att ge sämre elektrisk ledningsförmåga än ren metall. Om olika egenskaper som legeringen ger krävs (t.ex. ökad hårdhet eller hållfasthet) är det viktigt att välja legeringstillsatser som inte påverkar ledningsförmågan på ett betydande sätt om den också är viktig.
Metaller leder elektricitet genom att låta fria elektroner röra sig mellan atomerna. Dessa elektroner är inte associerade med en enskild atom eller kovalent bindning. Eftersom likadana laddningar stöter bort varandra, förflyttar rörelsen av en fri elektron inom gittret de fria elektronerna i nästa atom, och processen upprepas – och rör sig i strömriktningen, mot den positivt laddade änden.
Thermisk konduktivitet liknar elektrisk konduktivitet på så sätt att excitering av atomer i en sektion verkar för att excitera och vibrera intilliggande atomer. Denna rörelse eller kinetiska energi – inte olikt att gnugga händerna mot varandra för att bli varm – gör att värme kan röra sig genom metallen. Legeringar, som är en kombination av olika metalliska element, tenderar att ha en lägre värmeledningsförmåga än rena metaller. Atomer av olika storlek eller atomvikt vibrerar med olika hastighet, vilket förändrar mönstret för värmeledningsförmågan. Om det sker mindre energiöverföring mellan atomerna blir ledningsförmågan mindre.
Rent silver och koppar ger den högsta värmeledningsförmågan, aluminium mindre. Rostfritt stål ger låg värmeledningsförmåga. Vissa material, däribland koppar, leder lätt både värme och elektricitet. Medan andra, som glas, leder värme men inte elektricitet.
Som vi har noterat tidigare innebär valet av metall för varje tillämpning förmodligen kompromisser. Tänk till exempel på valet av metall i kokkärl. Även om aluminium är en hyfsad värmeledare, leder koppar bättre och skulle ge snabbare och jämnare tillagning – om du är ute efter den snabba måltiden. Men koppar är mycket dyrare. Det är därför som alla köksredskap utom de mest avancerade är tillverkade av aluminium, eller aluminium med en beläggning (aluminium reagerar på salta och sura livsmedel), och inte av den dyrare kopparen. Koppar med en beklädnad av rostfritt stål skulle vara ännu ett val.
Som för de flesta av dessa tillämpningar kan din metallurg i grannskapet hjälpa till att fatta ett kostnadseffektivt beslut om val av legering – för ledningsförmåga eller nästan vilken annan önskad prestanda som helst.