كيف تصلب الفولاذ - تجربة بصرية

الصلب المألوف للجميع هو سبيكة من الحديد والكربون. الحديد النقي مرن وميسور ، ونطاقه محدود. مجموعة متنوعة من منتجات الصلب ومنتجات الصلب تغير بشكل كبير الصلابة والليونة خلال مختلف المعالجات الحرارية:

• يتكون تصلب الفولاذ من التدفئة إلى درجات حرارة عالية والتبريد السريع في الزيت أو الماء. ينتج عن هذا صلب قوي لكنه هش.
• هدأ الصلب هو عملية عكسية ، تتميز بالتبريد البطيء بعد التدفئة.

يتيح لك تصلب وتلطيف منتج الفولاذ الحصول على "وسط" أو مادة مع زيادة القوة والصلابة. تسمح المعالجة الحرارية للصلب بالانحناء قبل الانكسار وعدم الانكسار بطريقة هشة ، مما قد يكون مفيدًا في العديد من المنتجات.
يحتوي الصلب على مكونات صناعة السبائك ؛ يؤدي تكوين مختلف إلى حقيقة أن السبائك قد تتطلب أوقات تسخين ودرجات حرارة مختلفة. وكذلك الطرق المختلفة (السرعة) للتبريد.

المواد والمعدات

لإجراء تجارب تصلب الفولاذ ، نحتاج إلى:

• موقد الغاز أو موقد اللحام.
• قضيبان مصنوعان من الصلب درجة 1040 (النظير الروسي: المادة 40 ، أو المادة 49G) ؛
• خزان المياه للتصلب.

الأمن:
عند إجراء العمل الساخن ، يجب اتخاذ خطوات إضافية لضمان السلامة المناسبة. يتطلب تسخين الفولاذ باستخدام موقد الحريق المفتوح معدات واقية شخصية (قفازات ونظارات). بالإضافة إلى ذلك ، ستكون هناك حاجة إلى طفاية حريق ، دلو من الماء وكابوس (أسبستوس).

تبريد الصلب

مرة أخرى ، نتحقق من مدى توفر خدمات مكافحة الحرائق وأجهزة الحماية الشخصية وإمكانية خدمتها. البدء:
ثني قضباننا في شكل حرف "U".
بدوره على الغاز وإضاءة الموقد الغاز. تأكد من أن الشعلة تشير بعيدا عنك. تأكد من عدم وجود أي شخص آخر على بعد متر واحد من الشعلة أثناء الاحتراق. لديك مطفأة حريق في مكان قريب في حالة الطوارئ.
وضعنا الجزء المنحني من قضيب "U" في الجزء الأكثر سخونة من اللهب ، معسك بطرفي قضيب الفولاذ.
الجزء الأكثر سخونة من اللهب هو مخروط صغير حوالي نصف طول الشعلة. تأكد من تدوير القضيب أثناء تسخينه بواسطة اللهب ، مما يضمن تسخينًا موحدًا. عند أعلى نقطة تسخين ، يبدأ إعادة ترتيب ذرات مكونات الحديد والكربون وسبائك المعادن.
عندما يصبح القضيب ، في مكان التسخين ، لونًا برتقاليًا ساطعًا ، أزله من اللهب وقم بغمسه سريعًا في الماء داخل الحاوية ، كما هو موضح في الصورة (تسمى "الانقراض"). يعمل التبريد على تقليل حركة الذرات ، ويمكن توضيحه على أنه "تجميد" للذرات الفولاذية في مكان جديد. في هذه اللحظة ، تكون الذرات في وضع غير مستقر.
كرر الخطوتين 3 و 4 بشريط فولاذي ثانٍ.
خذ قضيب الفولاذ الثاني وقم بتسخينه عن طريق التسخين باستخدام شعلة لمدة 10 ثوانٍ. لا نخفف من شريط الصلب الأول! بعد وضعه في وعاء به ماء ، فإننا نصنع الصلب الثانوي أو الصلب الحراري. هذا يسمح للذرات المعدنية "بالاسترخاء" والاستقرار في وضع أكثر استقرارًا.
نحن نصويب كلتا القضبان لتوضيح الفرق في الخواص الميكانيكية. سيكون القضيب الأول (قضيب لم يتم تثبيته بشكل ثانوي) هشًا للغاية وسيكسر ، نظرًا لأن الذرات ليست في وضع ثابت.
سيتم ثني القضيب الثاني ، الذي تم تسخينه وتصلبه (مرة أخرى) للمرة الثانية ، ولكن الشكل "U" سيبقى. منذ أن تم تشديد هذا القضيب وتلطيفه ، سُمح للذرات "بالاسترخاء" إلى وضع مستقر ، وأصبحت المادة أقوى وأكثر صلابة دون أن تفقد مقاومة التشوه.

النتائج

يوضح هذا المثال على أبسط تبريد وتقوية الفولاذ الكربوني المنخفض سبيكة إمكانيات المعالجة الحرارية وتأثيرها على الخواص الفيزيائية للمعادن.
المقالة الأصلية باللغة الإنجليزية