Загартування металу. Методи від давнини до сучасності
Фізичні властивості, зокрема, твердість якого матеріалу, залежать не тільки від його хімічного складу, але і від об`ємної молекулярної структури. Яскравим прикладом може служити алмаз, що складається з тих самих атомів вуглецю, що і звичайний олівцевий грифель. Залізо теж може ставати м`якше або твердіше, залежно від того, як сформована його кристалічна решітка. Це його властивість відомо людям давно, і, як часто це буває, спочатку набуло поширення в збройових технологіях.
Загартування металу здавна практикувалася при виготовленні мечів і шабель. Мистецтво зброяра полягало в тому, щоб створити такий клинок, який не зламається в бою, буде якомога довше зберігати свою гостроту. Меч лицаря, шабля сарацина, кладенец російського витязя або катана самурая відповідали цим вимогам, а технології їх виробництва доводилися до ступеня високого мистецтва.
Загартування металу проводиться шляхом його нагрівання до температури, званої критичної. Її величина відповідає такому стану матеріалу, при якому відбувається збільшення ентропії, що приводить до кристалічним змінам. Щоб зафіксувати це положення, предмет потрібно досить швидко охолодити. Звичайно, такий опис процесу є вкрай спрощеним, насправді технологія, як правило, набагато складніше. Однак саме цим способом проводиться гарт металу в домашніх умовах у тих випадках, коли куплений інструмент, наприклад, сокира, занадто швидко тупиться. Слід пам`ятати про те, що повторювати цю процедуру багато разів можна, інакше метал «втомиться», його внутрішні молекулярні зв`язки ослабнуть, і крім як на переплавку він ні на що не згодиться.
Як у будь-якому іншому справі, тут не можна покладатися на принцип «чим більше, тим краще». Для отримання бажаних властивостей предмета, його слід прогріти до потрібної температури. Термометр, на жаль, використовувати не можна. Метод, застосовуваний для термоконтроля, також дуже давній. Температура визначається за кольором свічення, і коли вона досягнута, гарт металу переходить у наступну фазу - охолодження, для чого використовують воду або масло.
Осягнення вченими ефекту індукції відкрило нову сторінку в технологіях металообробки. З`ясувалося, що глибина нагреваемого шару залежить від частоти струму.
На схемі стрілками показані зони нагріву деталі та проходження ліній наводки.
Стала можливою поверхнева гарт металу. До сказу деталь доводиться не за допомогою занурення у вогнище полум`я, як це було в середні віки, а за рахунок резистивного нагріву струмами, наведеними котушкою, яка не має з нею прямого контакту. Така технологія забезпечує унікальні, на перший погляд суперечливі властивості: зовні виріб може бути твердим, а всередині пластичним. Поверхнева індукційна гарт застосовується в тих випадках, коли потрібно міцність і недопустима крихкість.
Автором теоретичного обгрунтування і методики практичного застосування цієї технології став в 1936 році наш співвітчизник - професор В.П. Вологдин. Крім фізичних достоїнств, дана розробка вигідна і економічно, оскільки на нагрів заготовки йде практично вся випромінювана індуктором енергія.
Кристалічна решітка та її основні типи Абсолютно будь хімічна речовина, існуюче в природі, утворено великим числом однакових часток, які пов'язані між собою. Всі речовини існують в трьох агрегатних станах: газоподібному, рідкому і твердому. Коли утруднено тепловий рух (при низьких…
Температура плавлення - у кожного своя Як відомо, будь-яка речовина може перебувати в газоподібному, твердому і рідкому стані, причому може переходити з одного стану в інший. Досить згадати воду. Зазвичай при позитивних температурах це рідина, при негативних - тверда речовина, а при…
Теплопровідність металів та її застосування Метали - це речовини, що мають кристалічну структуру. При нагріванні вони здатні плавитися, тобто переходити в текучий стан. Одні з них мають невисоку температуру плавлення: їх можна розплавити, помістивши в звичайну ложку і тримаючи над полум'ям…
Температура плавлення металів Плавлення металу - це певний термодинамічний процес, при якому кристалічна решітка металу руйнується і він переходить з твердого фазового стану в рідкий.Температура плавлення металів - показник температури нагрівається металу, при досягненні якої…
Як визначається ударна в'язкість металів Ударна в'язкість - це здатність різних матеріалів поглинати енергію ударного навантаження, що є одним з найважливіших показників міцності. Ударна в'язкість того чи іншого матеріалу найчастіше визначається шляхом ударного вигину прямокутного зразка…
Контактна зварювання своїми руками Контактна зварювання своїми руками, в більшості випадків, використовується для виробництва серії однотипних деталей або для виготовлення зварного з'єднання деталей, що мають великі розміри. Її принцип укладений у розігріванні металу за допомогою…
Пила стрічкова - необхідний в господарстві інструмент Пила стрічкова є необхідним інструментом для розпилювання дерев'яних матеріалів і металу. Її використовують як у промисловому виробництві, так і для індивідуальних потреб. Практично всі деревообробні підприємства мають такий інструмент. Пила…
Ножівка по металу. Особливості вибору Ножівка є інструментом, якому знайдеться місце в кожному будинку. Пристрій стане в нагоді, коли виникне необхідність відрізати шматок металевої планки або дошки. Сьогодні вибір пристосувань дуже великий, і не завжди просто купити ножівку.У магазинах…
Загартування сталі - старовинна технологія для сучасних матеріалів Здавна людина використовувала процедуру загартовування металовиробів, які були необхідні йому в повсякденному житті. Будь то холодна зброя або знаряддя для сільськогосподарських робіт - все вимагало підвищеної міцності. Тому у людей виникла…
Електроерозійна обробка металів У першій половині двадцятого століття вчені запропонували обробку металу за допомогою іскрового заряду. Даний метод називається електроерозійна обробка. Принцип дії обробки простий і полягає в наступному: в середовищі рідкого діелектрика проводиться…
Алюмінієві сплави: властивості та обробка металів Алюміній - дуже затребуваний метал як у будівництві, так і в інших сферах людської життєдіяльності. Проте в чистому вигляді він використовується дуже рідко. Найчастіше застосовуються алюмінієві сплави.Всі сплави можна розділити на ливарні і…
Термообробка стали - важливий процес виробництва металів Термообробка стали - це важливий процес виробництва сплаву заліза, який дозволяє поліпшити його корисні властивості. Сьогодні така процедура застосовується для перетворення природних характеристик більшості виробів з металу.Термообробка стали…
Види зварювань та їх особливості Нероз'ємне з'єднання деталей з металу - це і є процес зварювання сам по собі. При цьому сам метал намагаються нагріти до температури, яка оптимально підходить для того чи іншого процесу. Але існують і холодні види зварювань, коли не використовується…