Metal je poznat po tome što je žilava supstanca koja podnosi velika trošenja, ali možda nije tako započeo. Mnoge vrste metala prošle su kroz proces otvrdnjavanja metala kako bi ih učinile bolje prilagođenima poslu koji trebaju raditi. Postoje različite vrste kaljenja koje kroz složene procese zagrijavanja i hlađenja pomažu metalima da postanu žilavi, izdržljivi i lak za rad.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Svaki postupak otvrdnjavanja metala uključuje tri glavna koraka: zagrijavanje, namakanje i hlađenje metala. Neke uobičajene vrste otvrdnjavanja uključuju deformacijsko kaljenje, jačanje čvrstom otopinom, očvršćavanje oborinama te kaljenje i kaljenje.
Zagrijte ga
Dok su inženjeri i metalni radnici osmislili nekoliko različitih vrsta kaljenja, ovisno o vrsti metala i rezultate koje žele vidjeti, svaka vrsta uključuje tri osnovna dijela: zagrijavanje metala, natapanje i hlađenje to.
Tijekom prvog koraka, toplinske obrade, metalni radnici zagrijavaju materijal, često na ekstremno vrućim temperaturama. Ponekad to čine kako bi promijenili fizički ili kemijski sastav metala, često kako bi olakšali manipulaciju i rad s njima. Na primjer, kada su neki metali izloženi temperaturama višim od 1.000 stupnjeva Fahrenheita, njihova se unutarnja struktura mijenja. To može biti privremeno, tako da metalari mogu promijeniti njegov oblik i vratiti ga u prvobitno stanje. Kod ostalih metala promjena je trajna. Ponekad ta unutarnja struktura postaje čvršća i čvršća, što je čini boljim materijalom za upotrebu u nečemu što zahtijeva čvrstoću, poput gradnje nebodera. Drugi puta se toplinska obrada koristi za povećanje duktilnosti metala. Metali s visokom razinom duktilnosti sposobni su izdržati sile koje ih privlače s bilo kojeg kraja. Ovo je važna kvaliteta za metale poput bakra, koje treba uvući u tanke trake od bakrene žice ili zlata, koje se često uvlači u tanke niti za izradu nakita.
Namakanje i hlađenje
Drugi dio postupka je namakanje metala. Iako bi vas riječ "namakanje" mogla natjerati da razmislite na koji način biste natapali psa u kadi nakon trčanja kroz blatnjavo dvorište, namakanje u procesu očvršćavanja metala malo je drugačije. Metal nije natopljen u kadi punoj tekuće tvari. Umjesto toga, namakanje se u ovom slučaju odnosi na osiguravanje da metal nakon što postigne željenu temperaturu tijekom postupka grijanja, "upije" tu toplinu. Vrijeme je različito za sve različite vrste kaljenja, ali općenito, metalni radnik ima kako bi bili sigurni da svi metalni komadi postižu odgovarajuće temperature za određenu količinu vrijeme.
Treći i posljednji korak u procesu stvrdnjavanja je hlađenje. Nakon što se metal zagrije i pusti da se upije u toj vrućini, metal se mora ohladiti. Ponekad se metali nakon ovog procesa vrate svojoj izvornoj kemijskoj ili fizičkoj strukturi. Ponekad se metalari pobrinu da se metali zauvijek promijene.
Vrste kaljenja metala
Postoji nekoliko različitih vrsta procesa otvrdnjavanja metala, ovisno o vrsti metala s kojim radnici započinju i materijalu u koji ga žele pretvoriti.
Jedna od najčešćih je martenzitska transformacija, poznata i kao kaljenje i kaljenje. Složen je postupak očvršćavanja čelika, a metalari moraju biti oprezni kako bi pravilno izveli svaki korak. Prvo, moraju zagrijati čelik na ekstremnu temperaturu. Zatim se kristalna struktura unutar čelika mijenja kako bi se omogućilo otapanje više ugljika. U tom se trenutku metal mora dovoljno brzo ugasiti ili ohladiti, tako da ugljik nema vremena za stvaranje drugih neželjenih materijala u metalu. Brzo hlađenje čini ga otvrdnutim, što ga čini jačim materijalom koji je prikladniji za podnošenje velikog trošenja. Različita stanja kroz koja prolazi tijekom procesa nazivaju se austenit i martenzit, a resurs za strogo i kaljenje može vam pružiti više informacija o procesu.
Ostale vrste procesa otvrdnjavanja uključuju očvršćavanje kućišta, žarenje i očvršćavanje oborinama. Svaki od njih djeluje na različite načine kako bi metal učinio trajnijim, duktilnijim, žilavijim ili podatnijim kako bi pomogao inženjerima da ih koriste na razne načine. U svijetu oko vas postoje sve vrste metala, a velika je vjerojatnost da je metalski radnik postupkom otvrdnjavanja doveo ih u stanje u kojem su danas.