Verwarming:

* Uitbreiding: Metalen breiden uit wanneer ze worden verwarmd. Dit komt door verhoogde kinetische energie van de atomen, waardoor ze krachtiger trillen en een groter volume bezetten. Deze uitbreiding is voorspelbaar en kan worden gebruikt in toepassingen zoals bimetalen, die worden gebruikt in thermostaten en andere temperatuurgevoelige apparaten.

* Verzachting: Naarmate metalen opwarmen, neemt hun weerstand tegen vervorming af. Dit maakt ze gemakkelijker om mee te werken, zoals bij het smeden of rollen.

* Veranderingen in kristalstructuur: Sommige metalen ondergaan fasetransformaties wanneer ze worden verwarmd, waardoor hun kristalstructuur verandert. Dit kan leiden tot veranderingen in eigenschappen zoals sterkte, ductiliteit en elektrische geleidbaarheid. Staal ondergaat bijvoorbeeld een faseverandering van ferriet naar austeniet bij een bepaalde temperatuur, waardoor deze wordt gehard door warmtebehandeling.

* smelten: Het verwarmen van een metaal buiten het smeltpunt zorgt ervoor dat het overstaat van een vaste naar een vloeibare toestand. Deze overgang is omkeerbaar en wordt gebruikt bij het gieten en lassen.

* oxidatie: Verwarmingsmetalen in aanwezigheid van zuurstof kunnen leiden tot oxidatie, of de vorming van metaaloxiden op het oppervlak. Dit proces kan het metaal verzwakken of zelfs onbruikbaar maken.

Koeling:

* samentrekking: Metalen samentrekken wanneer ze worden afgekoeld en keren terug naar hun oorspronkelijke grootte. Dit is het tegenovergestelde van uitbreiding.

* Harding: Koelingsmetalen snel van een hoge temperatuur kunnen leiden tot verharding, waardoor ze sterker en broser worden. Dit proces wordt blussen genoemd en wordt gebruikt bij de warmtebehandeling van metalen.

* gloeien: Koelingsmetalen langzaam van een hoge temperatuur kunnen leiden tot gloeien, die het metaal verzacht en interne spanningen verlicht. Dit proces wordt gebruikt om de ductiliteit te verbeteren en brosheid te verminderen.

* stolling: Het afkoelen van een gesmolten metaal onder het vriespunt zorgt ervoor dat het stollen en overstaat naar een vaste toestand. Dit proces wordt gebruikt bij het gieten om de gewenste vormen te vormen.

Aanvullende effecten:

* kruip: Metalen kunnen langzaam vervormen onder aanhoudende stress en verhoogde temperaturen. Dit effect wordt kruip genoemd en kan de levensduur van componenten in omgevingen bij hoge temperatuur beperken.

* vermoeidheid: Herhaalde stresscycli kunnen metaalvermoeidheid veroorzaken, wat leidt tot scheuren en uiteindelijk falen. Dit effect is meer uitgesproken bij hogere temperaturen.

* Corrosie: Corrosie kan worden versneld door hoge temperaturen, vooral in aanwezigheid van vocht- of corrosieve omgevingen.

De specifieke effecten van verwarming en koeling op een metaal zijn afhankelijk van de samenstelling, het temperatuurbereik en de snelheid van verwarming of koeling. Het begrijpen van deze effecten is cruciaal voor het ontwerpen en produceren van metaalcomponenten die betrouwbaar in verschillende toepassingen zullen presteren.