Çelik nasıl sertleştirilir - görsel bir deney

Tanıdık çelik bir demir ve karbon alaşımıdır. Saf demir dövülebilir ve yumuşaktır, uygulama alanı sınırlıdır. Çeşitli haddelenmiş çelik ve çelik ürünler, farklı ısıl işlemlerle sertliklerini ve sünekliklerini önemli ölçüde değiştirir:

• Sertleştirme çeliği, yüksek sıcaklıklara ısıtılması ve yağ veya suda hızla soğutulmasından oluşur. Bu, güçlü ancak kırılgan çelik üretir.
  
• Çeliğin tavlanması, ısıtmadan sonra yavaş soğuma ile karakterize edilen zıt işlemdir.

Çelik bir ürünün uygun şekilde söndürülmesi ve temperlenmesi, "altın ortalama" veya artan mukavemet ve sertliğe sahip bir malzeme elde etmenizi sağlar. Isıl işlem çeliğin kırılmadan önce bükülmesini ve kırılgan bir şekilde kırılmamasını sağlar ve bu da birçok üründe faydalı olabilir.
Çeliğin alaşım bileşenleri vardır; farklı bileşimler, alaşımların farklı ısıtma süreleri ve sıcaklıkları gerektirebileceği anlamına gelir. Farklı soğutma yöntemlerinin (hızları) yanı sıra.

Materyaller ve ekipman

Çelik sertleştirme deneyleri yapmak için ihtiyacımız olacak:

• gaz brülörü veya kaynak makinesi;
  
• 1040 çelik sınıfından yapılmış iki çubuk (Rusça eşdeğeri: St. 40 veya St. 49G);
  
• sertleşme için su dolu kap.

Emniyet:
Sıcak iş gerçekleştirilirken yeterli güvenliği sağlamak için ek önlemler alınmalıdır. Çeliğin kaynak makinesinden açık alevle ısıtılması, kişisel koruyucu ekipman (eldiven ve gözlük) gerektirecektir. Ayrıca bir yangın söndürücüye, bir kova suya ve keçeye (asbest levha) ihtiyacınız olacak.

Çelik sertleştirme işinin yapılması

Yangınla mücadele ve kişisel koruyucu ekipmanların kullanılabilirliğini ve kullanılabilirliğini bir kez daha kontrol ediyoruz. Başlayalım:
Çubuklarımızı "U" harfi şeklinde bükelim.

Gazı açalım ve gaz ocağını yakalım. Fenerin sizden uzağa baktığından emin olun. Meşale yanarken 1 metre yakınında kimsenin olmadığından emin olun. Acil durumlarda yakınınızda bir yangın söndürücü bulundurun.

"U" çubuğunun kavisli kısmını çelik çubuğun iki ucundan tutarak alevin en sıcak kısmına yerleştirin.

Alevin en sıcak kısmı, alevin yaklaşık yarısına kadar uzanan küçük bir konidir. Eşit ısınmayı sağlamak için, alev tarafından ısıtılırken çubuğu döndürdüğünüzden emin olun. En fazla ısınma noktasında demir, karbon ve alaşım bileşenlerinin atomlarının yeniden yapılandırılması başlar.

Çubuk ısıtıldığı yerde parlak turuncu bir renk aldığında, çubuğu alevden çıkarın ve fotoğrafta gösterildiği gibi hızla kabın içindeki suya batırın (“söndürme” denir). Söndürme, atomların hareketini azaltır ve çelik atomlarının yeni bir konumda "donması" olarak gösterilebilir. Şu anda atomlar kararsız bir konumdadır.

İkinci çelik çubukla 3. ve 4. adımları tekrarlayın.

İkinci çelik çubuğu alın ve 10 saniye boyunca fenerle ısıtarak sertleştirin. İlk çelik çubuğunuzu sertleştirmeyin! İçinde su bulunan bir kaba koyarak çeliğin ikincil sertleşmesini veya termal temperlenmesini gerçekleştiriyoruz.Bu, metal atomlarının "gevşemesine" ve daha kararlı bir konuma yerleşmesine olanak tanır.
Mekanik özelliklerdeki farkı göstermek için her iki çubuğu da düzleştiriyoruz. Birinci çubuk (ikinci kez sertleştirilmemiş çubuk) çok kırılgan olacak ve atomlar kararlı bir konumda olmadığından kırılacaktır.

Yeniden ısıtılan ve söndürülen (temperlenen) ikinci çubuk bükülecek ancak “U” şekli kalacaktır. Bu çubuk söndürüldüğünden ve temperlendiğinden, atomların sabit bir konuma "gevşemesine" izin verildi, malzeme deformasyona karşı direncini kaybetmeden daha güçlü ve daha sert hale geldi.

sonuçlar

Düşük alaşımlı karbon çeliğinin en basit su verme ve temperleme örneği, ısıl işlemin olanaklarını ve bunun metalin fiziksel özellikleri üzerindeki etkisini gösterdi.
İngilizce orijinal makale