Kako očvrsnuti čelik - vizualni eksperiment

Poznati čelik je legura željeza i ugljika. Čisto željezo je kovno i mekano, njegova je primjena ograničena. Različiti valjani čelik i proizvodi od čelika značajno mijenjaju svoju tvrdoću i duktilnost različitim toplinskim obradama:

• Kaljenje čelika sastoji se od zagrijavanja na visoke temperature i brzog hlađenja u ulju ili vodi. Ovo proizvodi čvrst, ali krt čelik.
  
• Kaljenje čelika je suprotan proces, karakteriziran sporim hlađenjem nakon zagrijavanja.

Pravilno kaljenje i kaljenje proizvoda od čelika omogućuje vam dobivanje "zlatne sredine" ili materijala s povećanom čvrstoćom i tvrdoćom. Toplinska obrada omogućuje da se čelik savije prije nego što se slomi i da se ne slomi na krti način, što može biti korisno u mnogim proizvodima.
Čelik ima komponente za legiranje; različiti sastavi znače da legure mogu zahtijevati različita vremena zagrijavanja i temperature. Kao i različite metode hlađenja (brzine).

Materijali i oprema

Za provođenje pokusa kaljenja čelika trebat će nam:

• plinski plamenik ili plamenik;
  
• dvije šipke izrađene od čelika kvalitete 1040 (ruski ekvivalent: St. 40, ili St. 49G);
  
• posuda s vodom za stvrdnjavanje.

Sigurnost:
Kada se izvode radovi na vrućem, potrebno je poduzeti dodatne korake kako bi se osigurala odgovarajuća sigurnost. Zagrijavanje čelika otvorenim plamenom iz plamenika zahtijeva osobnu zaštitnu opremu (rukavice i naočale). Osim toga, trebat će vam aparat za gašenje požara, kanta vode i filc (azbestni list).

Izvođenje radova kaljenja čelika

Još jednom provjeravamo dostupnost i ispravnost protupožarne i osobne zaštitne opreme. Započnimo:
Savijmo naše šipke u obliku slova "U".

Upalimo plin i zapalimo plinski plamenik. Provjerite je li svjetiljka okrenuta od vas. Pazite da nitko drugi nije unutar 1 metra od baklje dok gori. Imajte u blizini aparat za gašenje požara u hitnim slučajevima.

Stavite zakrivljeni dio "U" šipke u najtopliji dio plamena, držeći dva kraja čelične šipke.

Najtopliji dio plamena je mali stožac otprilike na pola puta duž plamena. Pazite da rotirate šipku dok se zagrijava plamenom kako biste osigurali ravnomjerno zagrijavanje. Na mjestu najvećeg zagrijavanja počinje restrukturiranje atoma željeza, ugljika i legirajućih komponenti.

Kada šipka dobije jarko narančastu boju gdje se zagrijava, uklonite šipku s plamena i brzo je uronite u vodu unutar posude kao što je prikazano na fotografiji (zvano "gašenje"). Kaljenjem se smanjuje kretanje atoma, a može se ilustrirati kao "smrzavanje" atoma čelika na novom mjestu. U ovom trenutku atomi su u nestabilnom položaju.

Ponovite korake 3 i 4 s drugom čeličnom šipkom.

Uzmite drugu čeličnu šipku i očvrsnite je zagrijavanjem plamenikom 10 sekundi. Nemojte kaliti svoju prvu čeličnu šipku! Stavljanjem u posudu s vodom vršimo sekundarno kaljenje ili toplinsko kaljenje čelika.To omogućuje atomima metala da se "opuste" i smjeste u stabilniji položaj.
Ispravljamo obje šipke kako bismo ilustrirali razliku u mehaničkim svojstvima. Prva šipka (štap koja nije drugi put kaljena) bit će vrlo krta i slomit će se jer atomi nisu u stabilnom položaju.

Druga šipka, koja je ponovno zagrijana i kaljena (temperirana), će se saviti, ali će oblik "U" ostati. Budući da je ova šipka kaljena i kaljena, atomima je dopušteno da se "opuste" u stabilan položaj, materijal je postao jači i tvrđi bez gubitka otpornosti na deformaciju.

zaključke

Ovaj primjer najjednostavnijeg kaljenja i popuštanja niskolegiranog ugljičnog čelika pokazao je mogućnosti toplinske obrade i njezin utjecaj na fizikalna svojstva metala.
Izvorni članak na engleskom jeziku