סוגי תהליכי הקשחת מתכת

מתכת ידועה בתור חומר קשוח שיכול לעמוד בפני בלאי רב, אבל אולי זה לא התחיל ככה. סוגים רבים של מתכות עברו את תהליך התקשות המתכת על מנת להפוך אותם למתאימים יותר לעבודה שהם צריכים לבצע. ישנם סוגים שונים של התקשות אשר באמצעות תהליכים מורכבים של חימום וקירור עוזרים להפוך את המתכות לקשות, עמידות ונוחות לעבודה.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

כל תהליך התקשות מתכת כולל שלושה שלבים עיקריים: חימום, השרייה וקירור המתכת. כמה סוגים נפוצים של התקשות כוללים התקשות זנים, חיזוק תמיסה מוצקה, התקשות משקעים, והרוות והרפיה.

בעוד שמהנדסים ועובדי מתכת העלו כמה סוגים שונים של התקשות בהתאם לסוג המתכת והתוצאות שהם רוצים לראות, כל סוג כולל שלושה חלקים בסיסיים: חימום המתכת, השרייתו ואז קירור זה.

במהלך השלב הראשון, טיפול בחום, עובדי המתכת מחממים את החומר, לרוב בטמפרטורות חמות במיוחד. לפעמים הם עושים זאת כדי לשנות את ההרכב הפיזי או הכימי של המתכת, לעתים קרובות כדי להקל על המניפולציה והעבודה איתה. לדוגמא, כאשר מתכות מסוימות נחשפות לטמפרטורות הגבוהות מ -1,000 מעלות פרנהייט, המבנה הפנימי שלהן משתנה. זה יכול להיות זמני, כך שעובדי מתכת יוכלו לשנות את צורתו ואז לחזור למצבם המקורי. במתכות אחרות, השינוי הוא קבוע. לפעמים המבנה הפנימי ההוא מתחזק וקשה יותר, מה שהופך אותו לחומר טוב יותר לשימוש במשהו שדורש כוח, כמו בניית גורד שחקים. פעמים אחרות, נעשה שימוש בטיפול בחום כדי להגביר את משיכות המתכת. מתכות עם רמות משיכות גבוהות מסוגלות לעמוד בכוחות המושכים אליהן משני קצותיהן. זוהי איכות חשובה למתכות כמו נחושת, אשר נדרשים להימשך לרצועות דקות של חוט נחושת, או זהב, שלעתים קרובות נמשך לחוטים דקים כדי ליצור תכשיטים.

החלק השני של התהליך הוא השריית המתכת. למרות שהמילה "השרייה" עשויה לגרום לך לחשוב על הדרך בה היית משרה כלב באמבטיה לאחר ריצה בחצר האחורית הבוצית, ההשריה בתהליך התקשות המתכת היא קצת אחרת. מתכת אינה ספוגה באמבטיה מלאה בחומר נוזלי. במקום זאת, השריה במקרה זה מתייחסת לוודא שברגע שהמתכת פגעה בטמפרטורה הרצויה במהלך תהליך החימום, היא "סופגת" בחום הזה. התזמון שונה עבור כל סוגי ההקשחה השונים, אך באופן כללי יש לעובד מתכת כדי לוודא שכל פיסות המתכת מגיעות לטמפרטורות הנכונות עבור סכום ספציפי של זְמַן.

השלב השלישי והאחרון בתהליך ההתקשות הוא קירור. לאחר שחוממו את המתכת ואפשרו להשרות בחום הזה, יש לקרר את המתכת. לפעמים מתכות חוזרות למבנה הכימי או הפיזיקלי המקורי שלהן לאחר תהליך זה. פעמים אחרות, עובדי המתכת מוודאים כי המתכות משתנות לטובה.

ישנם מספר סוגים שונים של תהליכים להתקשות מתכת, תלוי בסוג המתכת שעובדים מתחילים איתם ובחומר שהם רוצים להפוך אותו.

אחד הנפוצים ביותר הוא טרנספורמציה מרטנסיטית, המכונה גם מרווה ומרגיע. זהו תהליך מורכב להקשיח פלדה ועובדי מתכת צריכים להקפיד לבצע כל צעד בצורה נכונה. ראשית, עליהם לחמם את הפלדה לטמפרטורה קיצונית. לאחר מכן, מבנה הגביש בתוך הפלדה משתנה כדי לאפשר יותר פחמן להתמוסס. בנקודה זו, יש להרוות את המתכת, או לקרר אותה, די מהר כדי שהפחמן לא יספיק ליצירת חומרים לא רצויים אחרים במתכת. הקירור המהיר גורם לו להישאר במצב מוקשה, מה שהופך אותו לחומר חזק יותר המתאים יותר לעמוד בבלאי רב. המצבים השונים שהוא עובר במהלך התהליך נקראים אוסטניט ומרטנסיט, ומשאב אוסטמפרפינג ומלחמת מים יכול לתת לך מידע נוסף על התהליך.

סוגים אחרים של תהליכי התקשות כוללים התקשות מקרה, חישול והקשחת משקעים. כל אחד מהם עובד בדרכים שונות כדי להפוך מתכות לעמידות יותר, רקיעיות, קשוחות או ניתנות לגמישות על מנת לעזור למהנדסים להשתמש בהן במגוון דרכים. יש סביבך כל מיני מתכות בעולם, ורוב הסיכויים שעובד מתכות השתמש בתהליך התקשות בכדי להביאם למצב בו הם נמצאים כיום.