Kako kaljeno jeklo - vizualni eksperiment

Jeklo, ki ga poznamo vsi, je zlitina železa in ogljika. Čisto železo je prebavljivo in mehko, njegov obseg je omejen. Različni jekleni izdelki in jekleni izdelki bistveno spremenijo trdoto in duktilnost med različnimi toplotnimi postopki:

• Kaljenje jekla je sestavljeno iz segrevanja na visoke temperature in hitrega hlajenja v olju ali vodi. Tako nastane močno, a krhko jeklo.
• Kaljenje jekla je nasprotni postopek, za katerega je značilno počasno hlajenje po segrevanju.

Pravilno utrjevanje in kaljenje jeklenega izdelka vam omogoča, da dobite "srednjo podlago" ali material s povečano trdnostjo in trdoto. Toplotna obdelava omogoča, da se jeklo upogne pred lomljenjem in ne zlomi na krhek način, kar je lahko koristno v številnih izdelkih.
Jeklo ima zlitinske sestavne dele; drugačna sestava vodi do dejstva, da lahko zlitine zahtevajo različne čase in temperature ogrevanja. Kot tudi različne metode (hitrost) hlajenja.

Materiali in oprema

Za izvedbo poskusov kaljenja jekla moramo:

• plinski gorilnik ali puhalo;
• dve palici iz jekla razreda 1040 (ruska protipostavka: člen 40 ali člen 49G);
• rezervoar za vodo za utrjevanje.

Varnost:
Pri izvajanju vročih del je treba izvesti dodatne ukrepe za zagotovitev ustrezne varnosti. Za ogrevanje jekla z odprtim ognjevalnim puhalom bo potrebna osebna zaščitna oprema (rokavice in očala). Poleg tega bodo potrebni gasilni aparat, vedro vode in nočna mora (listni azbest).

Kaljenje jekla

Še enkrat preverimo razpoložljivost in uporabnost protipožarne in osebne zaščitne opreme. Začetek:
Upognite naše palice v obliki črke "U".
Vklopite plin in prižgite plinski gorilnik. Prepričajte se, da je bakla usmerjena stran od vas. Prepričajte se, da ni nihče drug, dokler gori. V nujnih primerih imejte v bližini gasilni aparat.
Ukrivljeni del palice "U" smo postavili v najbolj vroč del plamena, pri čemer sta držala oba konca jeklene palice.
Najbolj vroč del plamena je majhen stožec približno polovice dolžine bakle. Pazite, da palico zavrtite, medtem ko jo plamen segreva, to zagotavlja enakomerno segrevanje. Na mestu največjega segrevanja se začne preurejanje atomov železa, ogljika in legirajočih komponent.
Ko palica na mestu ogrevanja postane svetlo oranžna barva, odstranite palico iz plamena in jo hitro potopite v vodo znotraj posode, kot je prikazano na fotografiji (imenovano "izumrtje"). Z gašenjem se zmanjšuje gibanje atomov, zato ga lahko ponazorimo kot "zamrznitev" jeklenih atomov na novem mestu. V tem trenutku so atomi v nestabilnem položaju.
Ponovite koraka 3 in 4 z drugo jekleno palico.
Vzemite drugo jekleno palico in jo otrdite, tako da 10 sekund segrejete z baklo. Ne zamerite prve jeklene palice! Ko ga damo v posodo z vodo, naredimo sekundarno kaljenje ali toplotno kaljenje jekla. To omogoča, da se kovinski atomi "sprostijo" in naselijo v bolj stabilnem položaju.
Obe palici poravnamo, da ponazorimo na razlike v mehanskih lastnostih. Prva palica (palica, ki ni bila sekundarno utrjena) bo zelo krhka in se bo zlomila, saj atomi niso v stabilnem položaju.
Druga palica, ki je bila drugič ponovno ogreta in utrjena (sproščena), se bo upognila, vendar bo oblika "U" ostala. Ker je bila ta palica utrjena in kaljena, je bilo dovoljeno, da se atomi "sprostijo" do stabilnega položaja, material je postal močnejši in trdnejši, ne da bi izgubil odpornost na deformacije.

Sklepi

Ta primer najpreprostejšega kaljenja in kaljenja nizkolegiranega ogljikovega jekla je pokazal možnosti toplotne obdelave in njen vpliv na fizikalne lastnosti kovine.
Izvirni članek v angleščini