Metalli tunnetaan kovasta aineesta, joka voi kestää paljon kulumista, mutta se ei ehkä ole alkanut tällä tavalla. Monen tyyppiset metallit ovat käyneet läpi metallin kovettumisprosessin, jotta ne sopisivat paremmin heidän tarvitsemaansa työhön. Kovettumista on erilaisia, jotka monimutkaisilla lämmitys- ja jäähdytysprosesseilla auttavat tekemään metalleista sitkeitä, kestäviä ja helppoja työskennellä.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Jokainen metallin kovettamisprosessi sisältää kolme päävaihetta: metallin lämmitys, liotus ja jäähdytys. Joitakin yleisiä kovetustyyppejä ovat kantokovetus, kiinteän liuoksen vahvistaminen, saostuskovetus sekä sammutus ja karkaisu.
Lämmitä se
Insinöörit ja metallityöntekijät ovat keksineet useita erilaisia kovettumistapoja metallityypistä riippuen ja haluamansa tulokset, kullakin tyypillä on kolme perusosaa: metallin lämmittäminen, liottaminen ja sitten jäähdytys se.
Ensimmäisessä vaiheessa, lämpökäsittelyssä, metallityöntekijät lämmittävät materiaalia, usein erittäin kuumissa lämpötiloissa. Joskus he tekevät tämän muuttaakseen metallin fyysistä tai kemiallista koostumusta, usein helpottaakseen sen käsittelyä ja työskentelyä. Esimerkiksi kun jotkut metallit altistuvat yli 1000 Fahrenheit-asteen lämpötiloille, niiden sisäinen rakenne muuttuu. Tämä voi olla väliaikaista, jotta metallityöntekijät voivat muuttaa sen muotoa ja palauttaa sen sitten alkuperäiseen tilaansa. Muissa metalleissa muutos on pysyvä. Joskus siitä sisäisestä rakenteesta tulee vahvempi ja kovempi, mikä tekee siitä paremman materiaalin käytettäväksi jossakin, mikä vaatii voimaa, kuten pilvenpiirtäjän rakentaminen. Muina aikoina lämpökäsittelyä käytetään metallin sitkeyden lisäämiseksi. Metallit, joilla on korkea sitkeys, kykenevät kestämään niitä vetäviä voimia kummastakin päästä. Tämä on tärkeä ominaisuus metalleille, kuten kuparille, jotka on vedettävä ohuiksi kuparilangan tai kullan nauhoiksi, jotka usein vedetään ohuiksi säikeiksi korujen valmistamiseksi.
Liotus ja jäähdytys
Prosessin toinen osa on metallin liotus. Vaikka sana "liotus" saattaa saada sinut ajattelemaan tapaa, jolla kastat koiran kylvyssä juoksun jälkeen mutaisen takapihan läpi, liotus metallikovettumisprosessissa on hieman erilainen. Metalli ei ole liotettu nestemäistä ainetta täynnä olevassa ammeessa. Sen sijaan liottaminen tarkoittaa tässä tapauksessa sen varmistamista, että kun metalli on saavuttanut halutun lämpötilan kuumennusprosessin aikana, se "imeytyy" siihen lämpöön. Ajoitus on erilainen kaikilla kovetustyypeillä, mutta yleensä metallityöläisellä on varmistaaksesi, että kaikki metallipalat saavuttavat oikean lämpötilan tietylle määrälle metallia aika.
Kovettumisprosessin kolmas ja viimeinen vaihe on jäähdytys. Kun metalli on lämmitetty ja sen on annettu imeytyä lämpöön, metalli on jäähdytettävä. Joskus metallit palaavat alkuperäiseen kemialliseen tai fysikaaliseen rakenteeseensa tämän prosessin jälkeen. Muina aikoina metallityöntekijät varmistavat, että metalleja muutetaan lopullisesti.
Metallien kovettumisen tyypit
Metallin kovettamiseen on useita erityyppisiä prosesseja, riippuen työntekijöiden aloittamasta metallityypistä ja materiaalista, josta he haluavat tehdä siitä.
Yksi yleisimmistä on martensiittimuutos, joka tunnetaan myös nimellä sammutus ja karkaisu. Teräksen karkaisu on monimutkainen prosessi, ja metallityöntekijöiden on oltava varovaisia suorittamaan kaikki vaiheet oikein. Ensinnäkin heidän on kuumennettava teräs äärimmäiseen lämpötilaan. Sitten teräksen sisällä oleva kristallirakenne muuttuu, jotta enemmän hiiltä voidaan liuottaa. Tässä vaiheessa metalli on sammutettava tai jäähdytettävä riittävän nopeasti, jotta hiilellä ei ole aikaa muodostaa muita ei-toivottuja materiaaleja metalliin. Nopea jäähdytys tekee siitä pysyvän kovettuneessa tilassa, mikä tekee siitä vahvemman materiaalin, joka soveltuu paremmin kestämään paljon kulumista. Eri tiloja, joita se käy läpi prosessin aikana, kutsutaan austeniitiksi ja martensiitiksi, ja paineilma- ja martensointiresurssi voi antaa sinulle lisätietoja prosessista.
Muita kovetusprosesseja ovat kotelokovetus, hehkutus ja saostuskovetus. Jokainen toimii eri tavoin metallien kestävämmäksi, sitkeämmäksi, sitkeämmäksi tai muokattavaksi auttaakseen insinöörejä käyttämään niitä monin eri tavoin. Ympärilläsi on kaikenlaisia metalleja, ja on todennäköistä, että metallityöntekijä käytti kovettumisprosessia saadakseen ne nykyiseen tilaansa.