Как се закалява стомана - визуален експеримент

Познатата стомана е сплав от желязо и въглерод. Чистото желязо е ковко и меко, обхватът му на приложение е ограничен. Разнообразие от валцована стомана и стоманени продукти значително променят своята твърдост и пластичност при различни термични обработки:

• Закаляването на стоманата се състои от нагряване до високи температури и бързо охлаждане в масло или вода. Така се получава здрава, но крехка стомана.
  
• Закаляването на стоманата е обратният процес, характеризиращ се с бавно охлаждане след нагряване.

Правилното закаляване и темпериране на стоманен продукт ви позволява да получите „златна среда“ или материал с повишена якост и твърдост. Топлинната обработка позволява на стоманата да се огъне преди да се счупи и да не се счупи по крехък начин, което може да бъде полезно в много продукти.
Стоманата има легиращи компоненти; различни състави означават, че сплавите може да изискват различни времена и температури на нагряване. Както и различни методи на охлаждане (скорости).

Материали и оборудване

За провеждане на експерименти за закаляване на стомана ще ни трябва:

• газова горелка или горелка;
  
• два пръта от стомана 1040 (руски еквивалент: St. 40 или St. 49G);
  
• контейнер с вода за втвърдяване.

Безопасност:
Когато се извършва гореща работа, трябва да се предприемат допълнителни стъпки, за да се осигури адекватна безопасност. Нагряването на стомана с открит пламък от горелка ще изисква лични предпазни средства (ръкавици и очила). Освен това ще ви трябва пожарогасител, кофа с вода и филц (лист азбест).

Извършване на работи по закаляване на стомана

За пореден път проверяваме наличието и изправността на противопожарни и лични предпазни средства. Да започваме:
Нека огънем пръчките си под формата на буквата "U".

Да включим газта и да запалим газовата горелка. Уверете се, че факлата е обърната настрани от вас. Уверете се, че никой друг не е в рамките на 1 метър от факела, докато гори. Имайте пожарогасител наблизо в случай на спешност.

Поставете извитата част на "U" пръта в най-горещата част на пламъка, като държите двата края на стоманения прът.

Най-горещата част от пламъка е малък конус около средата на пламъка. Уверете се, че въртите пръта, докато се нагрява от пламъка, за да осигурите равномерно нагряване. В точката на най-голямо нагряване започва преструктурирането на атомите на желязото, въглерода и легиращите компоненти.

Когато пръчката придобие ярко оранжев цвят, когато се нагрее, извадете пръчката от пламъка и бързо я потопете във водата вътре в контейнера, както е показано на снимката (наречено „закаляване“). Охлаждането намалява движението на атомите и може да се илюстрира като "замръзване" на стоманени атоми на ново място. В този момент атомите са в нестабилна позиция.

Повторете стъпки 3 и 4 с втория стоманен прът.

Вземете втория стоманен прът и го втвърдете, като го нагреете с горелка за 10 секунди. Не закалявайте първата си стоманена пръчка! Поставяйки го в съд с вода, извършваме вторично закаляване или термично отвръщане на стоманата.Това позволява на металните атоми да се „отпуснат“ и да се установят в по-стабилна позиция.
Изправяме и двата пръта, за да илюстрираме разликата в механичните свойства. Първият прът (пръчката, която не е закалена втори път) ще бъде много крехка и ще се счупи, защото атомите не са в стабилна позиция.

Вторият прът, който е бил повторно нагрят и закален (закален), ще се огъне, но "U" формата ще остане. Тъй като този прът беше закален и темпериран, атомите бяха оставени да се „отпуснат“ в стабилна позиция, материалът стана по-силен и по-твърд, без да губи устойчивостта си на деформация.

заключения

Този пример за най-простото закаляване и темпериране на нисколегирана въглеродна стомана показа възможностите за термична обработка и нейния ефект върху физичните свойства на метала.
Оригинална статия на английски език