Kā rūdīt tēraudu - vizuāls eksperiments

Pazīstamais tērauds ir dzelzs un oglekļa sakausējums. Tīrs dzelzs ir kaļams un mīksts, tā pielietojums ir ierobežots. Dažādi velmēti tēraudi un tērauda izstrādājumi būtiski maina to cietību un elastību, izmantojot dažādas termiskās apstrādes:

• Rūdīšanas tērauds sastāv no karsēšanas līdz augstām temperatūrām un ātras dzesēšanas eļļā vai ūdenī. Tādējādi tiek iegūts stiprs, bet trausls tērauds.
  
• Tērauda rūdīšana ir pretējs process, ko raksturo lēna dzesēšana pēc karsēšanas.

Pareiza tērauda izstrādājuma rūdīšana un rūdīšana ļauj iegūt “zelta vidusceļu” jeb materiālu ar paaugstinātu izturību un cietību. Termiskā apstrāde ļauj tēraudam saliekties pirms plīšanas un nesaplīst trauslā veidā, kas var būt noderīgi daudzos izstrādājumos.
Tēraudam ir leģējošie komponenti; dažādi sastāvi nozīmē, ka sakausējumiem var būt nepieciešams atšķirīgs sildīšanas laiks un temperatūra. Kā arī dažādas dzesēšanas metodes (ātrumi).

Materiāli un aprīkojums

Lai veiktu tērauda rūdīšanas eksperimentus, mums būs nepieciešams:

• gāzes deglis vai pūtējs;
  
• divi stieņi no tērauda markas 1040 (krievu ekvivalents: St. 40 vai St. 49G);
  
• trauks ar ūdeni sacietēšanai.

Drošība:
Veicot karsto darbu, jāveic papildu pasākumi, lai nodrošinātu atbilstošu drošību. Sildot tēraudu ar atklātu liesmu no pūtēja, būs nepieciešami individuālie aizsardzības līdzekļi (cimdi un aizsargbrilles). Turklāt jums būs nepieciešams ugunsdzēšamais aparāts, ūdens spainis un filcs (loksnes azbests).

Tērauda rūdīšanas darbu veikšana

Vēlreiz pārbaudām ugunsdzēsības un individuālo aizsardzības līdzekļu pieejamību un izmantojamību. Sāksim:
Izlieksim savus stieņus burta "U" formā.

Ieslēdzam gāzi un iedegsim gāzes degli. Pārliecinieties, vai lāpa ir vērsta prom no jums. Pārliecinieties, ka neviens cits neatrodas 1 metra rādiusā no lāpas, kamēr tā deg. Avārijas gadījumā tuvumā turiet ugunsdzēšamo aparātu.

Novietojiet "U" stieņa izliekto daļu liesmas karstākajā daļā, turot divus tērauda stieņa galus.

Liesmas karstākā daļa ir neliels konuss, kas atrodas apmēram līdz pusei gar liesmu. Noteikti pagrieziet stieni, kamēr to silda liesma, lai nodrošinātu vienmērīgu sildīšanu. Vislielākās karsēšanas brīdī sākas dzelzs, oglekļa un sakausējošo komponentu atomu pārstrukturēšanās.

Kad stienis karsēšanas vietā kļūst spilgti oranžs, noņemiet stieni no liesmas un ātri iemērciet to ūdenī, kas atrodas traukā, kā parādīts fotoattēlā (ko sauc par "rūdīšanu"). Rūdīšana samazina atomu kustību, un to var ilustrēt kā tērauda atomu "iesaldēšanu" jaunā vietā. Šobrīd atomi atrodas nestabilā stāvoklī.

Atkārtojiet 3. un 4. darbību ar otro tērauda stieni.

Paņemiet otro tērauda stieni un nocietiniet to, karsējot ar degli 10 sekundes. Nenocietiniet savu pirmo tērauda stieni! Ievietojot to traukā ar ūdeni, veicam tērauda sekundāro rūdīšanu jeb termisko rūdīšanu.Tas ļauj metāla atomiem “atslābināties” un iekārtoties stabilākā stāvoklī.
Mēs iztaisnojam abus stieņus, lai ilustrētu mehānisko īpašību atšķirību. Pirmais stienis (otrreiz nerūdītais stienis) būs ļoti trausls un salūzīs, jo atomi neatrodas stabilā stāvoklī.

Otrais stienis, kas ir atkārtoti uzkarsēts un rūdīts (rūdīts), izlocīsies, bet “U” forma saglabāsies. Tā kā šis stienis tika rūdīts un atlaidināts, atomiem tika ļauts "atslābt" stabilā stāvoklī, materiāls kļuva stiprāks un stingrāks, nezaudējot izturību pret deformāciju.

secinājumus

Šis mazleģētā oglekļa tērauda vienkāršākās rūdīšanas un rūdīšanas piemērs parādīja termiskās apstrādes iespējas un tās ietekmi uz metāla fizikālajām īpašībām.
Oriģināls raksts angļu valodā