يُعرف المعدن بكونه مادة صلبة يمكنها تحمل الكثير من البلى ، ولكن ربما لم تبدأ بهذه الطريقة. مرت العديد من أنواع المعادن بعملية تصلب المعادن لجعلها أكثر ملاءمة للوظيفة التي يتعين عليهم القيام بها. هناك أنواع مختلفة من الصلابة التي تساعد ، من خلال عمليات التسخين والتبريد المعقدة ، على جعل المعادن صلبة ومتينة وسهلة الاستخدام.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
تتضمن كل عملية تصلب للمعادن ثلاث خطوات رئيسية: تسخين المعدن ونقعه وتبريده. تتضمن بعض أنواع التصلب الشائعة تصلب الإجهاد ، وتقوية المحلول الصلب ، وتقوية الترسيب ، والتبريد والتلطيف.
سخنها
بينما توصل المهندسون وعمال المعادن إلى عدة أنواع مختلفة من التقسية حسب نوع المعدن والنتائج التي يريدون رؤيتها ، كل نوع يتضمن ثلاثة أجزاء أساسية: تسخين المعدن ، ثم نقعه ثم تبريده هو - هي.
خلال الخطوة الأولى ، المعالجة الحرارية ، يقوم عمال المعادن بتسخين المادة ، غالبًا في درجات حرارة شديدة الارتفاع. في بعض الأحيان ، يقومون بذلك لتغيير التركيب الفيزيائي أو الكيميائي للمعدن ، غالبًا لتسهيل التعامل معه والعمل معه. على سبيل المثال ، عندما تتعرض بعض المعادن لدرجات حرارة أعلى من 1000 درجة فهرنهايت ، يتغير هيكلها الداخلي. يمكن أن يكون هذا مؤقتًا ، بحيث يمكن لعمال المعادن تغيير شكله ثم إعادته إلى حالته الأصلية. في المعادن الأخرى ، التغيير دائم. في بعض الأحيان ، يصبح هذا الهيكل الداخلي أقوى وأكثر صرامة ، مما يجعله مادة أفضل لاستخدامها في شيء يتطلب القوة ، مثل بناء ناطحة سحاب. في أوقات أخرى ، تستخدم المعالجة الحرارية لزيادة ليونة المعدن. المعادن ذات المستويات العالية من الليونة قادرة على تحمل القوى التي تسحبها من أي من الطرفين. هذه صفة مهمة للمعادن مثل النحاس ، والتي تحتاج إلى سحبها إلى شرائح رفيعة من الأسلاك النحاسية ، أو الذهب ، والتي غالبًا ما يتم سحبها إلى خيوط رفيعة لصنع المجوهرات.
النقع والتبريد
الجزء الثاني من العملية هو نقع المعدن. على الرغم من أن كلمة "نقع" قد تجعلك تفكر في طريقة نقع كلبك في الحمام بعد الجري في فناء خلفي موحل ، إلا أن النقع في عملية تقسية المعادن يختلف قليلاً. لا ينقع المعدن في حوض مليء بمادة سائلة. بدلاً من ذلك ، يشير النقع في هذه الحالة إلى التأكد من أنه بمجرد وصول المعدن إلى درجة الحرارة المرغوبة أثناء عملية التسخين ، فإنه "ينقع" في تلك الحرارة. يختلف التوقيت بالنسبة لجميع أنواع التصلب المختلفة ، ولكن بشكل عام ، لدى عامل المعادن للتأكد من وصول جميع القطع المعدنية إلى درجات الحرارة المناسبة لكمية معينة من زمن.
الخطوة الثالثة والأخيرة في عملية التصلب هي التبريد. بعد تسخين المعدن وتركه لامتصاص هذه الحرارة ، يجب تبريد المعدن. في بعض الأحيان ، تعود المعادن إلى هيكلها الكيميائي أو الفيزيائي الأصلي بعد هذه العملية. في أوقات أخرى ، يتأكد عمال المعادن من تغيير المعادن إلى الأبد.
أنواع تصلب المعادن
هناك عدة أنواع مختلفة من العمليات لتصلب المعدن ، اعتمادًا على نوع المعدن الذي يبدأ به العمال والمواد التي يريدون تحويلها إليها.
أحد أكثرها شيوعًا هو التحول المارتنسي ، المعروف أيضًا باسم التبريد والتلطيف. إنها عملية معقدة لتصلب الفولاذ ، ويجب على عمال المعادن توخي الحذر لتنفيذ كل خطوة بشكل صحيح. أولاً ، يجب تسخين الفولاذ إلى درجة حرارة قصوى. بعد ذلك ، يتغير الهيكل البلوري داخل الفولاذ للسماح بإذابة المزيد من الكربون. عند هذه النقطة ، يجب إخماد المعدن أو تبريده بسرعة كافية بحيث لا يتوفر للكربون الوقت لتكوين مواد أخرى غير مرغوب فيها في المعدن. التبريد السريع يجعلها تبقى في حالة تصلب ، مما يجعلها مادة أقوى مناسبة بشكل أفضل لتحمل الكثير من البلى. تسمى الحالات المختلفة التي تمر بها أثناء العملية الأوستينيت والمارتينسيت ، ويمكن أن يوفر لك مورد أوستيمبيرينج آند مارتيمبيرج مزيدًا من المعلومات حول العملية.
تشتمل الأنواع الأخرى من عمليات التصلب على تصلب الغلاف ، والتليين ، والتصلب بالترسيب. يعمل كل منها بطرق مختلفة لجعل المعادن أكثر متانة أو مطيلة أو صلبة أو مرنة من أجل مساعدة المهندسين على استخدامها بعدة طرق. هناك جميع أنواع المعادن في العالم من حولك ، ومن المحتمل أن عامل المعادن استخدم عملية تصلب لإيصالهم إلى الحالة التي هم عليها اليوم.