Hvordan herde stål - et visuelt eksperiment

Stål kjent for alle er en legering av jern og karbon. Rent jern er formbart og mykt, omfanget er begrenset. En rekke stålprodukter og stålprodukter endrer hardhet og duktilitet betydelig under forskjellige varmebehandlinger:

• Stålherding består av oppvarming til høye temperaturer og rask avkjøling i olje eller vann. Dette resulterer i et sterkt, men sprøtt stål.
• Herding av stål er den motsatte prosessen, preget av langsom avkjøling etter oppvarming.

Riktig herding og herding av stålproduktet lar deg få et "mellomrom" eller et materiale med økt styrke og hardhet. Varmebehandling gjør at stål kan bøyes før det brytes og ikke brytes på en sprø måte, noe som kan være nyttig i mange produkter.
Stål har legeringskomponenter; en annen sammensetning fører til at legeringer kan kreve forskjellige oppvarmingstider og temperaturer. Samt forskjellige metoder (hastighet) for kjøling.

Materiell og utstyr

For å utføre stålherdingseksperimenter, trenger vi:

• gassforbrenner eller blåsegas;
• to stenger laget av stålklasse 1040 (russisk motstykke: Art. 40, eller Art. 49G);
• vanntank for herding.

sikkerhet:
Når du utfører varmt arbeid, må det tas ytterligere tiltak for å sikre riktig sikkerhet. Varmestål med peisovn krever personlig verneutstyr (hansker og briller). I tillegg vil brannslukningsapparat, en bøtte med vann og et mareritt (lakenasbest) være nødvendig.

Stålkjøling

Nok en gang sjekker vi tilgjengeligheten og service av brannslukking og personlig verneutstyr. Komme i gang:
Bøy stavene våre i form av bokstaven "U".
Slå på gassen og tenn på gassbrenneren. Forsikre deg om at fakkelen peker bort fra deg. Forsikre deg om at ingen andre befinner seg innen 1 meter fra fakkelen mens den brenner. Ha brannslukningsapparat i nærheten i nødstilfeller.
Vi legger den buede delen av stangen "U" i den varmeste delen av flammen, og holder de to endene av stålstangen.
Den varmeste delen av flammen er en liten kjegle omtrent halvparten av lommelyktens lengde. Forsikre deg om at du roterer stangen mens den varmes av flammen, dette sikrer jevn oppvarming. På tidspunktet for størst oppvarming begynner omorganiseringen av atomer av jern, karbon og legeringskomponenter.
Når stangen på stedet for oppvarming blir en lys oransje farge, fjerner du stangen fra flammen og dypper den raskt i vannet inne i beholderen, som vist på bildet (kalt "utryddelse"). Quenching reduserer bevegelsen av atomer, og kan illustreres som en "fryse" av stålatomer på et nytt sted. I dette øyeblikket er atomene i en ustabil posisjon.
Gjenta trinn 3 og 4 med en andre stålstang.
Ta den andre stålstangen og herd den ved å varme opp med en lommelykt i 10 sekunder. Ikke temperer den første stålstangen! Etter å ha plassert den i en beholder med vann, lager vi sekundær herding eller termisk herding av stål. Dette gjør at metallatomer kan "slappe av" og slå seg ned i en mer stabil stilling.
Vi rette begge stengene for å illustrere forskjellen i mekaniske egenskaper. Den første stangen (en stang som ikke ble herdet hardt) vil være veldig sprø og vil gå i stykker, siden atomene ikke er i en stabil stilling.
Den andre stangen, som er blitt oppvarmet og herdet (frigjort) en gang til, vil bøye, men "U" -formen vil forbli. Siden denne stangen ble herdet og herdet, lot atomene "slappe av" til en stabil stilling, materialet ble sterkere og tøffere uten å miste motstand mot deformasjon.

Funn

Dette eksemplet på den enkleste slukking og herding av karbonstål med lavt legering viste mulighetene for varmebehandling og dens virkning på metallets fysiske egenskaper.
Originalartikkel på engelsk