Metaal staat bekend als een taaie stof die tegen veel slijtage kan, maar zo is het misschien niet begonnen. Veel soorten metalen hebben het proces van metaalharding ondergaan om ze beter geschikt te maken voor het werk dat ze moeten doen. Er zijn verschillende soorten verharding die, door complexe processen van verwarming en koeling, helpen om metalen taai, duurzaam en gemakkelijk te bewerken te maken.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Elk metaalverhardingsproces omvat drie hoofdstappen: het metaal verwarmen, weken en afkoelen. Enkele veel voorkomende soorten verharding zijn rekverharding, versterking van vaste oplossing, precipitatieharding en afschrikken en temperen.
Maak het warm
Terwijl ingenieurs en metaalbewerkers verschillende soorten verharding hebben bedacht, afhankelijk van het type metaal en de resultaten die ze willen zien, omvat elk type drie basisonderdelen: het metaal verwarmen, weken en vervolgens afkoelen het.
Tijdens de eerste stap, de warmtebehandeling, verwarmen metaalbewerkers het materiaal, vaak bij extreem hoge temperaturen. Soms doen ze dit om de fysische of chemische samenstelling van het metaal te veranderen, vaak om het gemakkelijker te kunnen manipuleren en ermee te werken. Wanneer sommige metalen bijvoorbeeld worden blootgesteld aan temperaturen hoger dan 1000 graden Fahrenheit, verandert hun interne structuur. Dit kan tijdelijk zijn, zodat metaalbewerkers van vorm kunnen veranderen en het vervolgens weer in zijn oorspronkelijke staat kunnen terugbrengen. In andere metalen is de verandering permanent. Soms wordt die interne structuur sterker en taaier, waardoor het een beter materiaal is om te gebruiken in iets dat kracht vereist, zoals de constructie van een wolkenkrabber. Andere keren wordt warmtebehandeling gebruikt om de taaiheid van een metaal te vergroten. Metalen met een hoge ductiliteit zijn bestand tegen krachten die aan beide uiteinden aan hen worden getrokken. Dit is een belangrijke kwaliteit voor metalen zoals koper, dat in dunne reepjes koperdraad moet worden getrokken, of goud, dat vaak in dunne strengen wordt getrokken om sieraden te maken.
Inweken en afkoelen
Het tweede deel van het proces is het inweken van het metaal. Hoewel het woord 'inweken' je misschien doet denken aan de manier waarop je een hond in een bad zou laten weken na het rennen door een modderige achtertuin, is weken in het metaalverhardingsproces een beetje anders. Een metaal wordt niet gedrenkt in een kuip vol met een vloeibare substantie. In plaats daarvan verwijst weken in dit geval naar ervoor zorgen dat zodra het metaal de gewenste temperatuur heeft bereikt tijdens het verwarmingsproces, het in die hitte "weekt". De timing is verschillend voor alle verschillende soorten verharding, maar over het algemeen heeft een metaalbewerker: om ervoor te zorgen dat alle stukken metaal de juiste temperatuur bereiken voor een bepaalde hoeveelheid tijd.
De derde en laatste stap in het uithardingsproces is het afkoelen. Nadat het metaal is verwarmd en in die hitte heeft kunnen weken, moet het metaal worden afgekoeld. Soms keren metalen na dit proces terug naar hun oorspronkelijke chemische of fysieke structuur. Andere keren zorgen metaalbewerkers ervoor dat de metalen voorgoed worden veranderd.
Soorten metaalverharding
Er zijn verschillende soorten processen voor het harden van metaal, afhankelijk van het type metaal waarmee werknemers beginnen en het materiaal waar ze het in willen veranderen.
Een van de meest voorkomende is martensitische transformatie, ook bekend als afschrikken en ontlaten. Het harden van staal is een complex proces en metaalbewerkers moeten ervoor zorgen dat elke stap correct wordt uitgevoerd. Eerst moeten ze het staal verhitten tot een extreme temperatuur. Vervolgens verandert de kristalstructuur in het staal om meer koolstof op te lossen. Op dat moment moet het metaal snel genoeg worden geblust of afgekoeld, zodat de koolstof geen tijd heeft om andere ongewenste materialen in het metaal te vormen. Door de snelle afkoeling blijft het in een geharde staat, waardoor het een sterker materiaal is dat beter bestand is tegen veel slijtage. De verschillende toestanden die het doormaakt tijdens het proces worden austeniet en martensiet genoemd, en een bron voor austempering en martempering kan u meer informatie over het proces geven.
Andere soorten hardingsprocessen zijn onder andere case hardening, annealing en precipitatieharden. Elk werkt op verschillende manieren om metalen duurzamer, kneedbaarder, taaier of kneedbaarder te maken, zodat ingenieurs ze op verschillende manieren kunnen gebruiken. Er zijn allerlei soorten metalen in de wereld om je heen, en de kans is groot dat een metaalbewerker een hardingsproces heeft gebruikt om ze in de staat te krijgen waarin ze zich nu bevinden.