Како очврснути челик - визуелни експеримент

Познати челик је легура гвожђа и угљеника. Чисто гвожђе је савитљиво и меко, опсег његове примене је ограничен. Различити производи од ваљаног челика и челика значајно мењају своју тврдоћу и дуктилност различитим топлотним третманима:

• Каљење челика се састоји од загревања на високе температуре и брзог хлађења у уљу или води. Ово производи јак, али ломљив челик.
  
• Каљење челика је супротан процес, карактерише га споро хлађење након загревања.

Правилно каљење и каљење челичног производа омогућава вам да добијете "златну средину" или материјал повећане чврстоће и тврдоће. Топлотна обрада омогућава челику да се савије пре лома и да се не ломи на крт начин, што може бити корисно у многим производима.
Челик има легирајуће компоненте; различите композиције значе да легуре могу захтевати различита времена загревања и температуре. Као и различите методе хлађења (брзине).

Материјали и опрема

Да бисмо спровели експерименте очвршћавања челика, требаће нам:

• гасни горионик или пламеник;
  
• две шипке од челика 1040 (руски еквивалент: Ст. 40, или Ст. 49Г);
  
• посуда са водом за стврдњавање.

безбедност:
Када се обављају врући радови, морају се предузети додатни кораци како би се осигурала одговарајућа безбедност. За загревање челика са отвореним пламеном из пламеника биће потребна лична заштитна опрема (рукавице и заштитне наочаре). Поред тога, биће вам потребан апарат за гашење пожара, канта воде и филц (азбестни лист).

Извођење радова каљења челика

Још једном проверавамо доступност и исправност противпожарне и личне заштитне опреме. Хајде да почнемо:
Хајде да савијемо наше шипке у облику слова "У".

Упалимо гас и упалимо гасни горионик. Уверите се да је бакља окренута од вас. Уверите се да нико други није на удаљености од 1 метар од бакље док гори. Имајте апарат за гашење пожара у близини у случају нужде.

Ставите закривљени део "У" шипке у најтоплији део пламена, држећи два краја челичне шипке.

Најтоплији део пламена је мали конус око половине пламена. Уверите се да ротирате штап док се загрева пламеном да бисте обезбедили равномерно загревање. На месту највећег загревања почиње реструктурирање атома гвожђа, угљеника и легирајућих компоненти.

Када штап добије јарко наранџасту боју на месту где се загрева, извадите штап из пламена и брзо га уроните у воду унутар посуде као што је приказано на фотографији (звано „гашење“). Гашење смањује кретање атома и може се илустровати као "замрзавање" атома челика на новој локацији. У овом тренутку атоми су у нестабилном положају.

Поновите кораке 3 и 4 са другом челичном шипком.

Узмите другу челичну шипку и очврсните је загревањем бакљом 10 секунди. Немојте очврснути своју прву челичну шипку! Постављањем у посуду са водом вршимо секундарно каљење или термичко каљење челика.Ово омогућава атомима метала да се „опусте“ и смести у стабилнији положај.
Исправљамо обе шипке да бисмо илустровали разлику у механичким својствима. Први штап (шип који није очвршћен други пут) ће бити веома крт и сломиће се јер атоми нису у стабилном положају.

Други штап, који је поново загрејан и каљен (каљен), ће се савити, али ће остати "У" облик. Пошто је овај штап угашен и каљен, атомима је дозвољено да се "опусте" у стабилан положај, материјал је постао јачи и чвршћи без губитка отпорности на деформације.

закључци

Овај пример најједноставнијег каљења и каљења нисколегираног угљеничног челика показао је могућности термичке обраде и њен утицај на физичка својства метала.
Оригинални чланак на енглеском