Cum se întărește oțelul - un experiment vizual

Oțelul familiar este un aliaj de fier și carbon. Fierul pur este maleabil și moale, domeniul său de aplicare este limitat. O varietate de produse laminate din oțel și oțel își schimbă semnificativ duritatea și ductilitatea cu diferite tratamente termice:

• Oțelul de întărire constă în încălzirea la temperaturi ridicate și răcirea rapidă în ulei sau apă. Acest lucru produce oțel puternic, dar fragil.
  
• Călirea oțelului este procesul opus, caracterizat prin răcire lentă după încălzire.

Călirea și revenirea corespunzătoare a unui produs din oțel vă permite să obțineți un „mijloc de aur” sau un material cu rezistență și duritate crescute. Tratamentul termic permite oțelului să se îndoaie înainte de rupere și să nu se rupă într-un mod fragil, ceea ce poate fi util în multe produse.
Oțelul are componente de aliere; compozițiile diferite înseamnă că aliajele pot necesita timpi și temperaturi de încălzire diferiți. Precum și diferite metode de răcire (viteze).

Materiale și echipamente

Pentru a efectua experimente de întărire a oțelului vom avea nevoie de:

• arzător cu gaz sau arzător;
  
• două tije din oțel grad 1040 (echivalent rusesc: St. 40, sau St. 49G);
  
• recipient cu apă pentru întărire.

Siguranță:
Când se efectuează lucrări la cald, trebuie luate măsuri suplimentare pentru a asigura o siguranță adecvată. Încălzirea oțelului cu o flacără deschisă de la o pistoletă va necesita echipament individual de protecție (mănuși și ochelari de protecție). În plus, veți avea nevoie de un stingător, o găleată cu apă și pâslă (foaie de azbest).

Efectuarea lucrărilor de călire a oțelului

Încă o dată verificăm disponibilitatea și funcționalitatea echipamentului de stingere a incendiilor și de protecție personală. Să începem:
Să ne îndoim tijele în forma literei „U”.

Să pornim gazul și să aprindem arzătorul pe gaz. Asigurați-vă că lanterna este îndreptată spre tine. Asigurați-vă că nimeni altcineva nu se află la mai puțin de 1 metru de lanternă în timp ce arde. Aveți un stingător de incendiu în apropiere în caz de urgență.

Puneți partea curbată a tijei „U” în partea cea mai fierbinte a flăcării, ținând cele două capete ale tijei de oțel.

Cea mai fierbinte parte a flăcării este un mic con la jumătatea distanței de-a lungul flăcării. Asigurați-vă că rotiți tija în timp ce este încălzită de flacără pentru a asigura o încălzire uniformă. În punctul de cea mai mare încălzire, începe restructurarea atomilor de fier, carbon și componente ale aliajelor.

Când tija capătă o culoare portocalie strălucitoare acolo unde este încălzită, scoateți tija de pe flacără și scufundați-o rapid în apă din interiorul recipientului, așa cum se arată în fotografie (numită „stingere”). Stingerea reduce mișcarea atomilor și poate fi ilustrată ca „înghețarea” atomilor de oțel într-o nouă locație. În acest moment, atomii sunt într-o poziție instabilă.

Repetați pașii 3 și 4 cu a doua tijă de oțel.

Luați a doua tijă de oțel și întăriți-o încălzind-o cu o torță timp de 10 secunde. Nu-ți întări prima tijă de oțel! Așezându-l într-un recipient cu apă, efectuăm călirea secundară sau călirea termică a oțelului.Acest lucru permite atomilor de metal să se „relaxeze” și să se stabilească într-o poziție mai stabilă.
Îndreptăm ambele tije pentru a ilustra diferența de proprietăți mecanice. Prima tija (tija care nu a fost intarita a doua oara) va fi foarte casanta si se va rupe deoarece atomii nu sunt intr-o pozitie stabila.

A doua tijă, care a fost reîncălzită și stinsă (călit), se va îndoi, dar forma „U” va rămâne. Deoarece această tijă a fost stinsă și călită, atomii au fost lăsați să se „relaxeze” într-o poziție stabilă, materialul a devenit mai puternic și mai rigid fără a-și pierde rezistența la deformare.

concluzii

Acest exemplu de călire și revenire simplă a oțelului carbon slab aliat a arătat posibilitățile de tratament termic și efectul acestuia asupra proprietăților fizice ale metalului.
Articol original în engleză