Az acél keményítése - vizuális kísérlet

Az ismerős acél vas és szén ötvözete. A tiszta vas képlékeny és puha, felhasználási köre korlátozott. Különféle hengerelt acél és acéltermékek jelentősen megváltoztatják keménységüket és rugalmasságukat a különböző hőkezelésekkel:

• A keményedő acél magas hőmérsékletre hevítésből és olajban vagy vízben történő gyors hűtésből áll. Ez erős, de törékeny acélt eredményez.
  
• Az acél megeresztése az ellenkező folyamat, amelyet a melegítés utáni lassú lehűlés jellemez.

Az acéltermék megfelelő kioltása és megeresztése lehetővé teszi „arany középút” vagy fokozott szilárdságú és keménységű anyag elérését. A hőkezelés lehetővé teszi, hogy az acél meggörbüljön, mielőtt eltörne, és nem törik el törékenyen, ami sok termékben hasznos lehet.
Az acél ötvöző komponenseket tartalmaz; a különböző összetételek azt jelentik, hogy az ötvözetek eltérő hevítési időt és hőmérsékletet igényelhetnek. Valamint a különböző hűtési módok (sebességek).

Anyagok és felszerelések

Az acél edzési kísérleteinek elvégzéséhez szükségünk lesz:

• gázégő vagy fúvólámpa;
  
• két rúd 1040-es minőségű acélból (orosz megfelelője: St. 40 vagy St. 49G);
  
• edény vízzel az edzéshez.

Biztonság:
Melegmunka esetén további lépéseket kell tenni a megfelelő biztonság érdekében. Az acél fúvólámpával nyílt lánggal történő melegítéséhez egyéni védőfelszerelésre (kesztyűre és védőszemüvegre) van szükség. Ezen kívül szükség lesz egy tűzoltó készülékre, egy vödör vízre és filcre (lapazbeszt).

Acél edzési munkák elvégzése

Ismételten ellenőrizzük a tűzoltó és egyéni védőfelszerelések elérhetőségét és használhatóságát. Kezdjük el:
Hajlítsuk meg a botjainkat az „U” betű alakjában.

Nyújtsuk be a gázt és gyújtsuk meg a gázégőt. Győződjön meg róla, hogy a fáklya Öntől elfelé néz. Győződjön meg arról, hogy senki más nem tartózkodik a fáklya 1 méteres körzetében, miközben ég. Vészhelyzet esetére legyen a közelben tűzoltó készülék.

Helyezze az "U" rúd ívelt részét a láng legforróbb részébe, az acélrúd két végét fogva.

A láng legforróbb része egy kis kúp, körülbelül a láng felénél. Ügyeljen arra, hogy forgatja a rudat, miközben a láng melegíti, hogy biztosítsa az egyenletes felmelegedést. A legnagyobb felmelegedés pontján megkezdődik a vas, a szén és az ötvözőkomponensek atomjainak átstrukturálása.

Amikor a rúd élénk narancssárga színűvé válik, ahol melegítik, vegye le a rudat a lángról, és gyorsan mártsa bele a tartályban lévő vízbe a képen látható módon (az úgynevezett „oltás”). A kioltás csökkenti az atomok mozgását, és úgy szemléltethető, mint az acélatomok „lefagyása” egy új helyen. Ebben a pillanatban az atomok instabil helyzetben vannak.

Ismételje meg a 3. és 4. lépést a második acélrúddal.

Vegyük a második acélrudat és keményítsük meg úgy, hogy 10 másodpercig hevítjük fáklyával. Ne keményítse meg az első acélrudat! Vízes edénybe helyezve az acél másodlagos edzését vagy termikus megeresztését végezzük.Ez lehetővé teszi a fématomok számára, hogy „ellazuljanak”, és stabilabb helyzetbe kerüljenek.
Mindkét rudat kiegyenesítjük a mechanikai tulajdonságok különbségének szemléltetésére. Az első rúd (a másodszor nem keményített) nagyon törékeny lesz és eltörik, mert az atomok nincsenek stabil helyzetben.

A második rúd, amelyet újramelegítettek és kioltottak (edzett), meghajlik, de az „U” alak megmarad. Mivel ezt a rudat kioltották és temperálták, az atomokat hagyták "ellazulni" stabil helyzetbe, az anyag erősebbé és merevebbé vált anélkül, hogy elveszítette volna a deformációval szembeni ellenállását.

következtetéseket

A gyengén ötvözött szénacélok legegyszerűbb hűtésére és megeresztésére vonatkozó példa bemutatta a hőkezelés lehetőségeit és a fém fizikai tulajdonságaira gyakorolt ​​hatását.
Eredeti cikk angolul