Sisu
Metall on tuntud kui kõva aine, mis talub palju kulumist, kuid võib-olla pole see just nii alguse saanud. Paljud metalliliigid on läbinud metalli kõvenemise protsessi, et muuta need paremini sobivaks tööks, mida nad vajavad. On olemas erinevaid kõvenemisviise, mis keeruliste kuumutus- ja jahutusprotsesside kaudu muudavad metallid sitkeks, vastupidavaks ja hõlpsasti töödeldavaks.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Iga metalli kõvenemise protsess hõlmab kolme peamist etappi: metalli kuumutamine, leotamine ja jahutamine. Mõned levinumad kõvendamisviisid hõlmavad tüve kõvendamist, tahke lahuse tugevdamist, sademete kõvendamist ning karastamist ja karastamist.
Kuumuta see üles
Kui insenerid ja metallitöötajad on sõltuvalt metalli tüübist ja tulemustest, mida nad soovivad näha, välja pakkuda mitu erinevat tüüpi kõvendamist, hõlmab iga tüüp kolme põhiosa: metalli kuumutamist, selle leotamist ja seejärel jahutamist.
Esimese etapi kuumtöötlemise ajal kuumutavad metallitöötajad materjali sageli kuumade temperatuuride juures. Mõnikord teevad nad seda metalli füüsikalise või keemilise koostise muutmiseks, sageli selleks, et hõlbustada sellega manipuleerimist ja sellega töötamist. Näiteks kui mõned metallid puutuvad kokku temperatuuriga üle 1000 kraadi Fahrenheiti, muutub nende sisemine struktuur. See võib olla ajutine, nii et metallitöötajad saavad selle kuju muuta ja lasta siis tagasi oma algsesse olekusse. Muudes metallides on muutus püsiv. Mõnikord muutub see sisemine struktuur tugevamaks ja karmimaks, muutes selle paremaks materjaliks, mida saab kasutada tugevust nõudvates asjades, nagu pilvelõhkuja ehitamine. Muul ajal kasutatakse metalli elastsuse suurendamiseks kuumtöötlemist. Suure elastsusega metallid on vastupidavad mõlemast otsast neid tõmbavatele jõududele. See on oluline omadus selliste metallide jaoks nagu vask, mis tuleb tõmmata vasktraadi õhukesteks ribadeks, või kuld, mis ehete valmistamiseks tõmmatakse sageli õhukesteks kihtideks.
Leotamine ja jahutamine
Protsessi teine osa on metalli leotamine. Kuigi sõna "leotamine" võib panna teid mõtlema viisile, kuidas koer vannis pärast porist tagaaeda läbi joota, on metalli kõvenemise protsessis leotamine pisut erinev. Metalli ei leotata vedelat ainet täis vannis. Selle asemel tähendab leotamine sel juhul veendumist, et kui metall on kuumutamisel soovitud temperatuuri saavutanud, “leotatakse” selles kuumuses. Kõigi eri tüüpi kõvendamise ajastus on erinev, kuid üldiselt peab metallitöötaja tagama, et kõik metallitükid jõuavad kindla aja jooksul õige temperatuurini.
Kolmas ja viimane samm kõvenemisprotsessis on jahutamine. Pärast metalli kuumutamist ja sellel tulel leotamist tuleb metall jahutada. Mõnikord pöörduvad metallid pärast seda protsessi tagasi oma esialgse keemilise või füüsikalise struktuuri juurde. Muul ajal hoolitsevad metallitöötajad selle eest, et metalle töötataks korralikult.
Metalli kõvenemise tüübid
Metalli kõvendamiseks on mitu erinevat tüüpi protsessi, sõltuvalt metalli tüübist, millega töötajad alustavad, ja materjalist, milleks nad tahavad seda muuta.
Üks levinumaid on martensiitne transformatsioon, tuntud ka kui kustutamine ja karastamine. Terase kõvendamine on keeruline protsess ja metallitöötajad peavad olema ettevaatlikud, et iga samm õigesti läbi viia. Esiteks peavad nad kuumutama terase äärmise temperatuurini. Seejärel muutub terase kristallstruktuur, et lahustuda rohkem süsinikku. Seejärel tuleb metall piisavalt kiiresti kustutada või jahutada, nii et süsinikul pole aega metallisse muid soovimatuid materjale moodustada. Kiire jahutamine muudab selle püsimise karastatud olekus, muutes selle tugevamaks materjaliks, mis sobib paremini vastu paljudele kulumistele. Erinevaid olekuid, mida see protsessi käigus läbib, nimetatakse austeniidiks ja martensiidiks ning kokkuhoidev ja mähistav ressurss võib anda teile protsessi kohta lisateavet.
Muud tüüpi kõvenemisprotsessid hõlmavad korpuse kõvendamist, lõõmutamist ja sadestumist. Kõik metallid töötavad erineval viisil, et muuta metallid vastupidavamaks, kõrgtugevamaks, vastupidavaks või tempermalmist, et aidata inseneridel neid erineval viisil kasutada. Teie ümbritsevas maailmas on igasuguseid metalle ja on tõenäoline, et metallitöötaja kasutas kõvenemisprotsessi, et saada need praegusesse olekusse.