science >> Wetenschap >  >> Chemie

Soorten metaalverhardingsprocessen

Metaal staat bekend als een sterke substantie die tegen veel slijtage bestand is, maar het is misschien niet zo begonnen. Veel soorten metalen hebben het proces van metaalharden ondergaan om ze beter geschikt te maken voor het werk dat ze moeten doen. Er zijn verschillende soorten verharding die, door complexe processen van verwarmen en koelen, helpen om metalen taai, duurzaam en gemakkelijk om mee te werken te maken.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Elk hardingsproces van metaal omvat drie hoofdstappen: verwarmen, weken en koelen van het metaal. Enkele veel voorkomende vormen van verharding zijn onder meer verharding, versterking van vaste oplossing, neerslagharden en afschrikken en temperen.
Opwarmen

Terwijl ingenieurs en metaalbewerkers verschillende soorten verharding hebben bedacht, afhankelijk van type metaal en de resultaten die ze willen zien, elk type bestaat uit drie basisonderdelen: het metaal verwarmen, het weken en vervolgens koelen.

Tijdens de eerste stap, warmtebehandeling, verwarmen metaalbewerkers het materiaal, vaak bij extreem hoge temperaturen. Soms doen ze dit om de fysische of chemische samenstelling van het metaal te veranderen, vaak om het gemakkelijker te manipuleren en ermee te werken. Wanneer sommige metalen bijvoorbeeld worden blootgesteld aan temperaturen hoger dan 1.000 graden Fahrenheit, verandert hun interne structuur. Dit kan tijdelijk zijn, zodat metaalbewerkers van vorm kunnen veranderen en het vervolgens in zijn oorspronkelijke staat kunnen laten teruggaan. In andere metalen is de verandering permanent. Soms wordt die interne structuur sterker en moeilijker, waardoor het een beter materiaal is om te worden gebruikt in iets dat sterkte vereist, zoals de constructie van een wolkenkrabber. Andere keren wordt warmtebehandeling gebruikt om de ductiliteit van een metaal te vergroten. Metalen met een hoge mate van ductiliteit zijn bestand tegen krachten die aan beide kanten aan hen trekken. Dit is een belangrijke kwaliteit voor metalen zoals koper, die in dunne stroken koperdraad of goud moeten worden getrokken, die vaak in dunne strengen wordt getrokken om sieraden te maken.
Inweken en koelen

De tweede een deel van het proces is het weken van het metaal. Hoewel het woord "weken" je zou kunnen doen denken aan de manier waarop je een hond in een bad zou laten weken na een run door een modderige achtertuin, is weken in het metaalhardende proces een beetje anders. Een metaal wordt niet gedrenkt in een bak vol met een vloeibare substantie. In plaats daarvan verwijst weken in dit geval naar ervoor zorgen dat zodra het metaal de gewenste temperatuur heeft bereikt tijdens het verwarmingsproces, het in die hitte 'doorweekt'. De timing is verschillend voor alle verschillende soorten verharding, maar in het algemeen moet een metaalbewerker ervoor zorgen dat alle stukjes metaal gedurende een bepaalde tijd de juiste temperaturen bereiken.

De derde en laatste stap in het hardingsproces is koeling. Nadat metaal is verhit en in die hitte heeft laten weken, moet het metaal worden gekoeld. Soms keren metalen na dit proces terug naar hun oorspronkelijke chemische of fysische structuur. Andere keren zorgen metaalbewerkers ervoor dat de metalen voorgoed worden veranderd.
Soorten metaalharding

Er zijn verschillende soorten processen voor het harden van metaal, afhankelijk van het type metaal waarmee werknemers beginnen en het materiaal waar ze het van willen maken.

Een van de meest voorkomende is Martensitische transformatie, ook bekend als blussen en temperen. Het is een complex proces om staal te harden en metaalbewerkers moeten voorzichtig zijn om elke stap correct uit te voeren. Eerst moeten ze het staal tot een extreme temperatuur verwarmen. Vervolgens verandert de kristalstructuur in het staal om meer koolstof op te lossen. Op dat moment moet het metaal snel genoeg worden afgeschrikt of afgekoeld, zodat de koolstof geen tijd heeft om andere ongewenste materialen in het metaal te vormen. De snelle koeling zorgt ervoor dat het gehard blijft, waardoor het een sterker materiaal is dat beter geschikt is om veel slijtage te weerstaan. De verschillende toestanden die het doorloopt tijdens het proces worden austeniet en martensiet genoemd, en een bron voor austempering en martempering kan u meer informatie over het proces geven. Elk werkt op verschillende manieren om metalen duurzamer, vervormbaar, taai of kneedbaar te maken, zodat ingenieurs ze op verschillende manieren kunnen gebruiken. Er zijn allerlei soorten metalen in de wereld om je heen, en de kans is groot dat een metaalbewerker een verhardingsproces heeft gebruikt om ze in de staat te brengen waarin ze zich vandaag bevinden.