Kako očvrsnuti čelik - vizualni eksperiment

Čelik svima poznat je legura željeza i ugljika. Čisto željezo je koljivo i meko, njegov je opseg ograničen. Različiti čelični proizvodi i čelični proizvodi značajno mijenjaju tvrdoću i duktilnost tijekom različitih toplinskih obrada:

• Otvrdnjavanje čelika sastoji se od zagrijavanja na visoke temperature i brzog hlađenja u ulju ili vodi. To rezultira snažnim, ali krhkim čelikom.
• Kaljenje čelika je suprotan postupak, karakteriziran sporim hlađenjem nakon zagrijavanja.

Pravilno očvršćivanje i kaljenje čeličnog proizvoda omogućuje vam dobivanje "srednjeg tla" ili materijala s povećanom čvrstoćom i tvrdoćom. Toplinska obrada omogućava čeliku da se savije prije loma i da se ne pokvari na krhki način, što može biti korisno u mnogim proizvodima.
Čelik ima legirajuće komponente, a drugačiji sastav dovodi do činjenice da legure mogu zahtijevati različita vremena i temperature grijanja. Kao i razne metode hlađenja (brzine).

Materijali i oprema

Za provođenje eksperimenata kaljenja čelika, trebamo:

• plinski plamenik ili plamenik;
• dvije šipke izrađene od čelika razreda 1040 (ruski kolega: čl. 40, ili čl. 49G);
• spremnik za vodu za otvrdnjavanje.

Sigurnost:
Prilikom provođenja toplih radova potrebno je poduzeti dodatne korake kako bi se osigurala odgovarajuća sigurnost. Za grijanje čelika s otvorenim vatrostalnim puhalom bit će potrebna osobna zaštitna oprema (rukavice i naočale). Uz to su potrebni i aparat za gašenje požara, kanta vode i noćna mora (azbest od lima).

Hvatanje čelika

Još jednom provjeravamo dostupnost i upotrebljivost protupožarne i osobne zaštitne opreme. Početak:
Savijte naše šipke u obliku slova "U".
Uključite plin i upalite plinski plamenik. Provjerite je li baklja usmjerena od vas. Pazite da se nitko ne nalazi unutar 1 metra baklje dok gori. Imajte u blizini vatrogasni aparat u slučaju nužde.
Zakrivljeni dio štapa "U" stavimo u najtopliji dio plamena, držeći dva kraja čelične šipke.
Najtopliji dio plamena je mali konus otprilike polovine duljine baklje. Obavezno zakrenite šipku dok je plamen zagrijava, to osigurava ravnomjerno zagrijavanje. U trenutku najvećeg zagrijavanja započinje restrukturiranje atoma željeza, ugljika i legurajućih komponenti.
Kad šipka na mjestu zagrijavanja poprimi svijetlo narančastu boju, uklonite štap iz plamena i brzo ga umočite u vodu unutar spremnika, kao što je prikazano na fotografiji (nazvano "izumiranje"). Gašenjem se smanjuje kretanje atoma, a može se ilustrirati kao "zamrzavanje" čeličnih atoma na novom mjestu. U ovom trenutku atomi su u nestabilnom položaju.
Ponovite korake 3 i 4 s drugom čeličnom šipkom.
Uzmite drugu čeličnu šipku i očvrsnite je zagrijavanjem bakljom 10 sekundi. Ne temperirajte prvu čeličnu šipku! Stavivši je u spremnik s vodom, izvršimo sekundarno očvršćivanje ili termičko kaljenje čelika. To omogućava metalnim atomima da se "opuste" i smjeste u stabilniji položaj.
Izravnamo obje šipke da bismo ilustrirali razliku u mehaničkim svojstvima. Prva šipka (šipka koja nije bila sekundarno očvrsnuta) bit će vrlo krhka i razbit će se, jer atomi nisu u stabilnom položaju.
Druga šipka, koja je ponovno zagrijana i očvrsnuta (otpuštena), savijat će se, no oblik „U“ ostaje. Budući da je ovaj štap očvrsnuo i kaljen, atomima je dozvoljeno da se "opuste" u stabilan položaj, materijal je postao čvršći i čvršći bez gubitka otpornosti na deformacije.

Nalazi

Ovaj primjer najjednostavnijeg gašenja i kaljenja čelika niskolegiranog ugljika pokazao je mogućnosti toplinske obrade i njegov utjecaj na fizička svojstva metala.
Izvorni članak na engleskom jeziku