Metal ist dafür bekannt, eine harte Substanz zu sein, die viel Verschleiß aushalten kann, aber so hat es vielleicht nicht angefangen. Viele Arten von Metallen haben den Prozess der Metallhärtung durchlaufen, um sie für die zu erledigende Aufgabe besser geeignet zu machen. Es gibt verschiedene Arten der Härtung, die durch komplexe Erwärmungs- und Abkühlungsprozesse dazu beitragen, Metalle zäh, langlebig und einfach zu bearbeiten.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Jeder Metallhärtungsprozess umfasst drei Hauptschritte: Erhitzen, Einweichen und Abkühlen des Metalls. Einige gängige Arten des Härtens sind Kalthärten, Mischkristallverfestigung, Ausscheidungshärten und Abschrecken und Anlassen.
Aufheizen
Während Ingenieure und Metallarbeiter je nach Metallart mehrere verschiedene Arten der Härtung entwickelt haben und die Ergebnisse, die sie sehen möchten, umfasst jeder Typ drei grundlegende Teile: Erhitzen des Metalls, Einweichen und dann Abkühlen es.
Im ersten Schritt, der Wärmebehandlung, erhitzen Metallarbeiter das Material, oft bei extrem heißen Temperaturen. Manchmal tun sie dies, um die physikalische oder chemische Zusammensetzung des Metalls zu ändern, oft um es einfacher zu handhaben und zu bearbeiten. Wenn einige Metalle beispielsweise Temperaturen von mehr als 1.000 Grad Fahrenheit ausgesetzt sind, ändert sich ihre innere Struktur. Dies kann temporär sein, damit Metallarbeiter seine Form ändern und dann wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren können. Bei anderen Metallen ist die Veränderung dauerhaft. Manchmal wird diese interne Struktur stärker und widerstandsfähiger, was sie zu einem besseren Material für etwas macht, das Stärke erfordert, wie zum Beispiel den Bau eines Wolkenkratzers. Zu anderen Zeiten wird eine Wärmebehandlung verwendet, um die Duktilität eines Metalls zu erhöhen. Metalle mit hoher Duktilität sind in der Lage, Kräften standzuhalten, die von beiden Enden an ihnen ziehen. Dies ist eine wichtige Eigenschaft für Metalle wie Kupfer, die zu dünnen Kupferdrahtstreifen gezogen werden müssen, oder Gold, das oft zu dünnen Strängen gezogen wird, um Schmuck herzustellen.
Einweichen und Kühlen
Der zweite Teil des Prozesses ist das Einweichen des Metalls. Obwohl das Wort "Einweichen" Sie vielleicht daran denken lässt, wie Sie einen Hund nach einem Lauf durch einen schlammigen Hinterhof in einem Bad einweichen würden, ist das Einweichen beim Metallhärten etwas anders. Ein Metall wird nicht in einer Wanne mit einer flüssigen Substanz getränkt. Stattdessen bezieht sich das Einweichen in diesem Fall darauf, sicherzustellen, dass das Metall, sobald es während des Erwärmungsprozesses die gewünschte Temperatur erreicht hat, in dieser Hitze „einweicht“. Der Zeitpunkt ist für alle verschiedenen Härtearten unterschiedlich, aber im Allgemeinen hat ein Metallarbeiter um sicherzustellen, dass alle Metallteile die richtige Temperatur für eine bestimmte Menge an Zeit.
Der dritte und letzte Schritt im Härteprozess ist das Abkühlen. Nachdem das Metall erhitzt und in dieser Hitze aufgesogen wurde, muss das Metall abgekühlt werden. Manchmal kehren Metalle nach diesem Prozess in ihre ursprüngliche chemische oder physikalische Struktur zurück. Zu anderen Zeiten sorgen Metallarbeiter dafür, dass die Metalle für immer verändert werden.
Arten der Metallhärtung
Es gibt verschiedene Arten von Verfahren zum Härten von Metall, abhängig von der Art des Metalls, mit dem die Arbeiter beginnen, und dem Material, in das sie es verarbeiten möchten.
Eine der häufigsten ist die martensitische Umwandlung, auch als Abschrecken und Anlassen bekannt. Es ist ein komplexer Prozess, Stahl zu härten, und Metallarbeiter müssen darauf achten, jeden Schritt richtig auszuführen. Zuerst müssen sie den Stahl auf eine extreme Temperatur erhitzen. Dann ändert sich die Kristallstruktur im Inneren des Stahls, damit mehr Kohlenstoff aufgelöst werden kann. An diesem Punkt muss das Metall schnell genug abgeschreckt oder abgekühlt werden, damit der Kohlenstoff keine Zeit hat, andere unerwünschte Materialien im Metall zu bilden. Durch die schnelle Abkühlung bleibt es in einem gehärteten Zustand, wodurch es ein stärkeres Material ist, das besser geeignet ist, viel Verschleiß zu widerstehen. Die verschiedenen Zustände, die es während des Prozesses durchläuft, werden Austenit und Martensit genannt, und eine Ressource zum Austempern und Martensit kann Ihnen weitere Informationen über den Prozess geben.
Andere Arten von Härteverfahren sind Einsatzhärten, Glühen und Ausscheidungshärten. Jeder arbeitet auf unterschiedliche Weise, um Metalle haltbarer, duktiler, zäher oder formbarer zu machen, um Ingenieuren dabei zu helfen, sie auf vielfältige Weise zu verwenden. Es gibt alle Arten von Metallen auf der Welt um Sie herum, und die Chancen stehen gut, dass ein Metallarbeiter einen Härteprozess verwendet hat, um sie in den Zustand zu bringen, in dem sie heute sind.
