A fémről ismert, hogy kemény anyag, amely sok kopásnak ellenáll, de lehet, hogy nem így kezdődött. Számos fémfajta átesett a fémkeményedés folyamatán annak érdekében, hogy jobban megfeleljenek a szükséges munkának. Különböző típusú keményedések léteznek, amelyek bonyolult fűtési és hűtési folyamatok révén elősegítik a fémek szívósságát, tartósságát és könnyű megmunkálását.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
Minden fémkeményítési eljárás három fő lépést tartalmaz: a fém melegítését, áztatását és hűtését. Az edzés néhány gyakori típusa a törzskeményedés, a szilárd oldat erősítése, a csapadékkeményedés, valamint a kioltás és temperálás.
Melegítsd fel
Míg a mérnökök és a fémmunkások a fém típusától függően többféle keményítési móddal álltak elő és az általuk látni kívánt eredmények mindegyik típusnak három alapvető része van: a fém melegítése, áztatása, majd hűtése azt.
Az első lépés, a hőkezelés során a fémmunkások melegítik az anyagot, gyakran rendkívül meleg hőmérsékleten. Néha azért teszik ezt, hogy megváltoztassák a fém fizikai vagy kémiai összetételét, gyakran azért, hogy megkönnyítsék a manipulációt és a vele való munkát. Például, ha egyes fémeket 1000 Fahrenheit foknál magasabb hőmérsékletnek tesznek ki, belső szerkezetük megváltozik. Ez ideiglenes lehet, így a fémmunkások megváltoztathatják alakját, majd visszavezethetik eredeti állapotába. Más fémekben a változás tartós. Előfordul, hogy ez a belső szerkezet egyre erősebbé és keményebbé válik, és jobb anyaggá teszi, hogy valamiben, ami erőt igényel, például felhőkarcoló építéséhez használható. Máskor hőkezelést alkalmaznak a fém hajlékonyságának növelésére. A magas hajlékonyságú fémek képesek ellenállni a két végükből rájuk húzódó erőknek. Ez fontos tulajdonság olyan fémek számára, mint a réz, amelyeket vékony rézhuzalokba vagy aranyba kell húzni, amelyet ékszerek készítéséhez gyakran vékony szálakba kell húzni.
Áztatás és hűtés
A folyamat második része a fém áztatása. Bár az "áztatás" szó elgondolkodtathatja Önt, hogyan áztatná a kutyát fürdőben egy sáros hátsó udvaron való átfutás után, a fémkeményedési folyamat áztatása kicsit más. A fémet nem áztatják folyékony anyaggal teli kádban. Ehelyett az áztatás ebben az esetben arra vonatkozik, hogy megbizonyosodjon arról, hogy ha a fém a fűtési folyamat alatt eléri a kívánt hőmérsékletet, akkor „beázik” ebben a hőben. Az időzítés különböző a keményedés minden típusánál, de általában egy fémmegmunkálónak van hogy az összes fémdarab elérje a megfelelő hőmérsékletet meghatározott mennyiségű idő.
Az edzés harmadik és egyben utolsó lépése a hűtés. Miután a fémet felmelegítették és hagyták ebben a hőben áztatni, a fémet le kell hűteni. Néha a fémek e folyamat után visszatérnek eredeti kémiai vagy fizikai szerkezetükhöz. Máskor a fémmunkások gondoskodnak arról, hogy a fémeket véglegesen megváltoztassák.
A fémkeményedés típusai
A fémkeményítésnek többféle folyamata létezik, attól függően, hogy milyen típusú fémmel kezdik a dolgozók, és milyen anyagból akarják átalakítani.
Az egyik leggyakoribb a martenzita átalakulás, más néven edzés és temperálás. Az acél edzésének összetett folyamata, és a fémipari dolgozóknak ügyelniük kell arra, hogy minden lépést helyesen hajtsanak végre. Először extrém hőmérsékletre kell felmelegíteniük az acélt. Ezután az acél belsejében a kristályszerkezet megváltozik, hogy több szén oldódjon. Ekkor a fémet elég gyorsan ki kell hűteni vagy lehűteni, így a szénnek nincs ideje más nem kívánt anyagokat képezni a fémben. A gyors lehűlés miatt megkeményedett állapotban marad, így erősebb anyag, amely jobban megfelel a sok kopásnak. A folyamat során átélt különböző állapotokat ausztenitnek és martenzitnek nevezik, és egy szigorító és martemperáló erőforrás több információt adhat a folyamatról.
A keményítési folyamatok egyéb típusai közé tartozik a tokkeményedés, a hőkezelés és a csapadékkeményedés. Mindegyik különböző módon működik, hogy a fémeket tartósabbá, rugalmasabbá, szívósabbá vagy alakíthatóbbá tegye, hogy a mérnökök különféle módon tudjanak felhasználni őket. A körülötted lévő világban mindenféle fém létezik, és valószínű, hogy egy fémmunkás keményedési eljárást alkalmazott arra, hogy a mai állapotukba kerüljön.