Sådan hærdes stål - et visuelt eksperiment

Stål, som alle kender, er en legering af jern og kulstof. Rent jern er formbart og blødt, dets omfang er begrænset. En række stålprodukter og stålprodukter ændrer hårdheden og duktiliteten markant under forskellige varmebehandlinger:

• Stålhærdning består af opvarmning til høje temperaturer og hurtig afkøling i olie eller vand. Dette resulterer i et stærkt, men sprødt stål.
• Stålhærdning er den modsatte proces, der er kendetegnet ved langsom afkøling efter opvarmning.

Korrekt hærdning og temperering af stålproduktet giver dig mulighed for at få en "mellemgrund" eller et materiale med øget styrke og hårdhed. Varmebehandling giver stål mulighed for at bøje inden brud og ikke brydes på en sprød måde, hvilket kan være nyttigt i mange produkter.
Stål har legeringskomponenter; en anden sammensætning fører til, at legeringer kan kræve forskellige opvarmningstider og temperaturer. Samt forskellige metoder (hastighed) til afkøling.

Materialer og udstyr

For at udføre stålhærdningseksperimenter har vi brug for:

• gasbrænder eller blæserflamme;
• to stænger lavet af stålkvalitet 1040 (russisk modstykke: art. 40 eller art. 49G);
• vandtank til hærdning.

Sikkerhed:
Når der udføres varmt arbejde, skal der tages yderligere skridt for at sikre korrekt sikkerhed. Opvarmning af stål med en åben ildblænding kræver personlig beskyttelsesudstyr (handsker og briller). Derudover kræves et ildslukker, en spand vand og et mareridt (asbest ark).

Stålslukning

Endnu en gang tjekker vi, om brandbekæmpelse og personligt beskyttelsesudstyr er tilgængeligt og serviceret. Kom godt i gang:
Bøj vores stænger i form af bogstavet "U".
Tænd for gassen og tænd for gasbrænderen. Sørg for, at faklen peger væk fra dig. Sørg for, at ingen andre befinder sig inden for 1 meter fra faklen, mens den brænder. Sørg for, at der er en ildslukker i nærheden af ​​en nødsituation.
Vi lægger den buede del af stangen "U" i den hotteste del af flammen, og holder de to ender af stålstangen.
Den hotteste del af flammen er en lille kegle omkring halvdelen af ​​lommelygten. Sørg for, at du roterer stangen, mens den opvarmes af flammen, dette sikrer ensartet opvarmning. På tidspunktet for størst opvarmning begynder omstruktureringen af ​​atomerne i jern, kulstof og legeringskomponenter.
Når stangen på opvarmningsstedet bliver en lys orange farve, skal du fjerne stangen fra flammen og dyppe den hurtigt i vandet inde i beholderen, som vist på billedet (kaldet "udryddelse"). Quenching mindsker bevægelsen af ​​atomer og kan illustreres som en "frysning" af stålatomer et nyt sted. I dette øjeblik er atomerne i en ustabil position.
Gentag trin 3 og 4 med en anden stålbjælke.
Tag den anden stålstang, og hærd den ved at opvarme med en lommelygte i 10 sekunder. Undlad at temperere den første stålstang! Efter at have anbragt det i en beholder med vand, fremstiller vi sekundær hærde eller termisk temperering af stål. Dette tillader metalatomer at "slappe af" og sætte sig i en mere stabil position.
Vi udretter begge stænger for at illustrere forskellen i mekaniske egenskaber. Den første stang (en stang, der ikke blev hærdet sekundært) vil være meget sprød og vil gå i stykker, da atomerne ikke er i en stabil position.
Den anden stang, der er blevet genopvarmet og hærdet (frigivet) en anden gang, bøjes, men “U” -formen forbliver. Da denne stang var hærdet og hærdet, fik atomerne lov til at "slappe af" til en stabil position, materialet blev stærkere og hårdere uden at miste modstand mod deformation.

Fund

Dette eksempel på den enkleste slukning og temperering af lavlegeret kulstofstål viste mulighederne for varmebehandling og dens virkning på metodets fysiske egenskaber.
Original artikel på engelsk