Hoe staal te harden - een visueel experiment

Bij iedereen bekend staal is een legering van ijzer en koolstof. Zuiver ijzer is vervormbaar en zacht, de reikwijdte is beperkt. Een verscheidenheid aan staalproducten en staalproducten verandert de hardheid en ductiliteit aanzienlijk tijdens verschillende warmtebehandelingen:

• Staalharding bestaat uit verhitting tot hoge temperaturen en snelle koeling in olie of water. Dit resulteert in een sterk maar bros staal.
• Stalen van staal is het tegenovergestelde proces, gekenmerkt door langzame koeling na verwarming.

Door het staalproduct op de juiste manier te harden en te harden, krijgt u een "middengrond" of een materiaal met verhoogde sterkte en hardheid. Door warmtebehandeling kan staal buigen voordat het breekt en niet bros breken, wat in veel producten nuttig kan zijn.
Staal heeft legeringscomponenten; een andere samenstelling leidt ertoe dat legeringen verschillende verwarmingstijden en temperaturen kunnen vereisen. Evenals verschillende methoden (snelheid) van koeling.

Materialen en uitrusting

Om experimenten met staalharding uit te voeren, hebben we nodig:

• gasbrander of brander;
• twee staven van staalsoort 1040 (Russische tegenhanger: art. 40 of art. 49G);
• watertank om uit te harden.

veiligheid:
Bij het uitvoeren van warm werk moeten aanvullende maatregelen worden genomen om een ​​goede veiligheid te garanderen. Voor het verwarmen van staal met een open vuurbrander zijn persoonlijke beschermingsmiddelen (handschoenen en een bril) vereist. Bovendien zijn een brandblusser, een emmer water en een nachtmerrie (bladasbest) vereist.

Staal blussen

We controleren nogmaals de beschikbaarheid en bruikbaarheid van brandbestrijdings- en persoonlijke beschermingsmiddelen. Aan de slag:
Buig onze staven in de vorm van de letter "U".
Zet het gas aan en steek de gasbrander aan. Zorg ervoor dat de toorts van u af wijst. Zorg ervoor dat niemand anders binnen 1 meter van de toorts is terwijl deze brandt. Houd in geval van nood een brandblusser in de buurt.
We plaatsen het gebogen deel van de stang "U" in het heetste deel van de vlam en houden de twee uiteinden van de stalen stang vast.
Het heetste deel van de vlam is een kleine kegel ongeveer de helft van de lengte van de toorts. Zorg ervoor dat u de stang draait terwijl deze wordt verwarmd door de vlam, dit zorgt voor een gelijkmatige verwarming. Op het punt van de grootste verhitting begint de herstructurering van de atomen van ijzer-, koolstof- en legeringscomponenten.
Wanneer de staaf, op de plaats van verwarming, een fel oranje kleur wordt, verwijdert u de staaf van de vlam en dompelt u deze snel in het water in de container, zoals getoond op de foto ("uitsterven" genoemd). Afschrikken vermindert de beweging van atomen en kan worden geïllustreerd als een "bevriezing" van staalatomen op een nieuwe plaats. Op dit moment bevinden de atomen zich in een onstabiele positie.
Herhaal stap 3 en 4 met een tweede stalen staaf.
Neem de tweede stalen staaf en verhard deze door 10 seconden met een toorts te verwarmen. Tempereer de eerste stalen staaf niet! Nadat we het in een bak met water hebben geplaatst, maken we secundair harden of thermisch harden van staal. Hierdoor kunnen metaalatomen "ontspannen" en zich in een stabielere positie vestigen.
We richten beide staven recht om het verschil in mechanische eigenschappen te illustreren. De eerste staaf (een staaf die niet secundair gehard was) zal zeer bros zijn en zal breken, omdat de atomen zich niet in een stabiele positie bevinden.
De tweede stang, die voor de tweede keer is verhit en verhard (vrijgegeven), zal buigen, maar de "U" -vorm blijft behouden. Omdat deze staaf gehard en getemperd was, konden de atomen zich "ontspannen" tot een stabiele positie, het materiaal werd sterker en harder zonder weerstand te verliezen tegen vervorming.

Bevindingen

Dit voorbeeld van het eenvoudigste afschrikken en temperen van laaggelegeerd koolstofstaal toonde de mogelijkheden van warmtebehandeling en het effect ervan op de fysische eigenschappen van het metaal.
Oorspronkelijk artikel in het Engels