Làm cứng kim loại. Phương pháp từ thời cổ đại đến thời hiện đại

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Tính chất vật lý, đặc biệt, độ cứng của bất kỳ vật liệu nào, không chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học của nó, mà còn phụ thuộc vào cấu trúc phân tử khối. Một ví dụ nổi bật là một viên kim cương, được tạo thành từ các nguyên tử carbon giống như một chiếc bút chì thông thường. Sắt cũng có thể trở nên mềm hơn hoặc cứng hơn, tùy thuộc vào cách mạng tinh thể của nó được hình thành. Tính chất này của nó đã được mọi người biết đến từ lâu và, như thường lệ, nó ban đầu được sử dụng trong công nghệ vũ khí.

Tôi luyện kim loại từ lâu đã được sử dụng trong sản xuất kiếm và kiếm. Nghệ thuật của người thợ làm súng là tạo ra một lưỡi kiếm không bị gãy trong trận chiến, sẽ giữ được độ sắc của nó càng lâu càng tốt. Thanh kiếm của hiệp sĩ, thanh kiếm của Saracen, bảo vật của hiệp sĩ Nga hoặc katana của samurai đáp ứng những yêu cầu này và công nghệ sản xuất của chúng đã được đưa lên trình độ nghệ thuật cao.

Ủ kim loại được thực hiện bằng cách nung nóng nó đến nhiệt độ được gọi là tới hạn. Giá trị của nó tương ứng với trạng thái như vậy của vật liệu, trong đó có sự gia tăng entropi, dẫn đến kết tinhnhững thay đổi. Để cố định vị trí này, đối tượng phải được làm mát đủ nhanh. Tất nhiên, mô tả quy trình như vậy là cực kỳ đơn giản; trên thực tế, công nghệ này thường phức tạp hơn nhiều. Tuy nhiên, bằng cách này, kim loại được làm cứng tại nhà trong trường hợp một công cụ đã mua, chẳng hạn như rìu, trở nên xỉn màu quá nhanh. Cần nhớ rằng quy trình này không thể lặp lại nhiều lần, nếu không kim loại sẽ "mệt mỏi", các liên kết phân tử bên trong của nó sẽ yếu đi và nó sẽ không phù hợp với bất cứ thứ gì ngoại trừ quá trình nấu chảy.

Như trong bất kỳ lĩnh vực kinh doanh nào khác, ở đây bạn không thể dựa vào nguyên tắc "càng nhiều càng tốt". Để có được các đặc tính mong muốn của đối tượng, nó cần được nung nóng đến nhiệt độ mong muốn. Rất tiếc, không thể sử dụng nhiệt kế. Phương pháp được sử dụng để kiểm soát nhiệt cũng rất cổ xưa. Nhiệt độ được xác định bởi màu sắc của ánh sáng và khi đạt đến nhiệt độ này, quá trình cứng kim loại sẽ chuyển sang giai đoạn tiếp theo - làm mát, sử dụng nước hoặc dầu.

Việc các nhà khoa học hiểu được tác dụng của cảm ứng đã mở ra một trang mới trong công nghệ gia công kim loại. Hóa ra độ sâu của lớp được nung nóng phụ thuộc vào tần số của dòng điện.

Trong sơ đồ, các mũi tên hiển thị các khu vực sưởi ấm của bộ phận và đường đi của đường nạp.

Có thể làm cứng bề mặt kim loại. Bộ phận được làm nóng trắng không phải bằng cách nhúng vào lò sưởi của ngọn lửa, như trường hợp của thời Trung cổ, mà bằng cách đốt nóng điện trở bằng dòng điện gây ra bởi một cuộn dây không cóliên hệ trực tiếp của cô ấy. Công nghệ này cung cấp các đặc tính độc đáo, thoạt nhìn, mâu thuẫn: bên ngoài sản phẩm có thể rắn, nhưng bên trong bằng nhựa. Làm cứng cảm ứng bề mặt được sử dụng khi yêu cầu độ bền và độ giòn là không thể chấp nhận được.

Tác giả của cơ sở lý thuyết và các phương pháp ứng dụng thực tế của công nghệ này là vào năm 1936, đồng hương của chúng tôi - Giáo sư V. P. Vologdin. Ngoài những lợi thế về mặt vật lý, sự phát triển này còn có lợi về mặt kinh tế, vì hầu như tất cả năng lượng phát ra từ cuộn cảm được sử dụng để làm nóng phôi.