Metal jest znany z tego, że jest twardą substancją, która może wytrzymać duże zużycie, ale mogło to nie zacząć się w ten sposób. Wiele rodzajów metali przeszło proces hartowania metalu, aby lepiej nadawały się do pracy, którą muszą wykonać. Istnieją różne rodzaje hartowania, które dzięki złożonym procesom ogrzewania i chłodzenia sprawiają, że metale są wytrzymałe, trwałe i łatwe w obróbce.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Każdy proces hartowania metalu obejmuje trzy główne etapy: podgrzewanie, moczenie i chłodzenie metalu. Niektóre typowe rodzaje utwardzania obejmują utwardzanie, wzmacnianie w roztworze stałym, utwardzanie wydzieleniowe oraz hartowanie i odpuszczanie.
Podgrzej to
Podczas gdy inżynierowie i metalowcy wymyślili kilka różnych rodzajów hartowania w zależności od rodzaju metalu a wyniki, które chcą zobaczyć, każdy rodzaj obejmuje trzy podstawowe części: podgrzewanie metalu, moczenie go, a następnie chłodzenie to.
Podczas pierwszego etapu obróbki cieplnej, metalowcy podgrzewają materiał, często w ekstremalnie wysokich temperaturach. Czasami robią to, aby zmienić fizyczny lub chemiczny skład metalu, często w celu ułatwienia manipulacji i pracy. Na przykład, gdy niektóre metale są wystawione na działanie temperatur wyższych niż 1000 stopni Fahrenheita, zmienia się ich wewnętrzna struktura. Może to być tymczasowe, aby metalowcy mogli zmienić jego kształt, a następnie przywrócić go do pierwotnego stanu. W innych metalach zmiana jest trwała. Czasami ta wewnętrzna struktura staje się mocniejsza i twardsza, dzięki czemu jest lepszym materiałem do zastosowania w czymś, co wymaga wytrzymałości, na przykład w budowie wieżowca. Innym razem obróbka cieplna jest stosowana w celu zwiększenia ciągliwości metalu. Metale o wysokim poziomie plastyczności są w stanie wytrzymać siły ciągnące je z obu końców. Jest to ważna cecha w przypadku metali takich jak miedź, którą należy przeciągnąć w cienkie paski miedzianego drutu lub złoto, z którego często tworzy się cienkie pasma, aby wykonać biżuterię.
Moczenie i chłodzenie
Drugą częścią procesu jest moczenie metalu. Chociaż słowo „moczenie” może przywodzić na myśl sposób, w jaki moczyłbyś psa w wannie po biegu przez błotniste podwórko, moczenie w procesie hartowania metalu jest nieco inne. Metal nie zanurza się w wannie wypełnionej płynną substancją. Zamiast tego moczenie w tym przypadku odnosi się do upewnienia się, że gdy metal osiągnie pożądaną temperaturę podczas procesu ogrzewania, „nasiąknie” tym ciepłem. Czas jest inny dla wszystkich rodzajów hartowania, ale ogólnie rzecz biorąc, metalowiec ma aby upewnić się, że wszystkie kawałki metalu osiągną odpowiednią temperaturę przez określoną ilość czas.
Trzecim i ostatnim etapem procesu hartowania jest chłodzenie. Po podgrzaniu metalu i pozostawieniu go do nasiąknięcia tym ciepłem, metal musi zostać schłodzony. Czasami metale powracają do swojej pierwotnej struktury chemicznej lub fizycznej po tym procesie. Innym razem metalowcy dbają o to, aby metale zostały zmienione na dobre.
Rodzaje hartowania metalu
Istnieje kilka różnych rodzajów procesów hartowania metalu, w zależności od rodzaju metalu, od którego pracownicy zaczynają i materiału, w który chcą go przekształcić.
Jedną z najczęstszych jest transformacja martenzytyczna, znana również jako hartowanie i odpuszczanie. Hartowanie stali jest złożonym procesem, a metalowcy muszą być ostrożni, aby prawidłowo wykonać każdy krok. Najpierw muszą podgrzać stal do ekstremalnej temperatury. Następnie struktura krystaliczna wewnątrz stali zmienia się, aby umożliwić rozpuszczenie większej ilości węgla. W tym momencie metal musi być wystarczająco szybko hartowany lub chłodzony, aby węgiel nie miał czasu na tworzenie się innych niechcianych materiałów w metalu. Szybkie chłodzenie sprawia, że pozostaje w stanie utwardzonym, dzięki czemu jest mocniejszym materiałem, lepiej przystosowanym do intensywnego zużycia. Różne stany, przez które przechodzi podczas procesu, nazywane są austenitem i martenzytem, a zasoby austenityzacji i temperowania mogą dostarczyć więcej informacji na temat procesu.
Inne rodzaje procesów hartowania obejmują utwardzanie powierzchniowe, wyżarzanie i utwardzanie wydzieleniowe. Każdy z nich działa na różne sposoby, aby metal był bardziej wytrzymały, plastyczny, twardy lub kowalny, aby pomóc inżynierom wykorzystać je na różne sposoby. Na świecie wokół ciebie są różne rodzaje metali i są szanse, że metalowiec zastosował proces hartowania, aby doprowadzić je do stanu, w jakim są dzisiaj.