Sisältö
Metalli tunnetaan kovana aineena, joka kestää paljon kulumista, mutta se ei ehkä ole alkanut tällä tavoin. Monet metallityypit ovat käyneet läpi metallien kovettumisen prosessin tekemiseksi niistä paremmin sopivia tehtäviä varten. On olemassa erityyppisiä kovetteita, jotka monimutkaisten lämmitys- ja jäähdytysprosessien avulla tekevät metalleista sitkeitä, kestäviä ja helppokäyttöisiä.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Jokainen metallin karkaisuprosessi sisältää kolme päävaihetta: metallin lämmittäminen, liotus ja jäähdytys. Joitakin yleisiä karkaisutyyppejä ovat venymäkarkaisu, kiinteän liuoksen lujittaminen, saostuskarkaisu sekä karkaisu ja karkaisu.
Lämmitä se
Vaikka insinöörit ja metallityöntekijät ovat keksineet useita erityyppisiä karkaisuja metallityypistä ja toivomistaan tuloksista riippuen, kukin tyyppi sisältää kolme perusosaa: metallin lämmittäminen, liotus ja sitten jäähdytys.
Ensimmäisessä vaiheessa, lämpökäsittelyssä, metallityöntekijät lämmittävät materiaalia, usein erittäin kuumissa lämpötiloissa. Joskus he tekevät tämän muuttaakseen metallin fysikaalista tai kemiallista koostumusta, usein helpottamaan manipulointia ja työskentelyä sen kanssa. Esimerkiksi, kun jotkut metallit altistetaan lämpötiloille, jotka ovat yli 1 000 Fahrenheit-astetta, niiden sisäinen rakenne muuttuu. Tämä voi olla väliaikaista, jotta metallityöntekijät voivat muuttaa sen muotoa ja palauttaa sen sitten takaisin alkuperäiseen tilaansa. Muissa metalleissa muutos on pysyvää. Joskus sisäinen rakenne vahvistuu ja kovenee, mikä tekee siitä paremman materiaalin käytettäväksi jotain, joka vaatii voimaa, kuten pilvenpiirtäjän rakentaminen. Muutoin lämpökäsittelyä käytetään lisäämään metallin taipuisuutta. Metallit, joilla on korkea taipuisuus, kykenevät kestämään niitä molemmista päistä vetäviä voimia. Tämä on tärkeä ominaisuus metalleille, kuten kuparille, joka on vedettävä ohuiksi kuparilangan nauhoiksi, tai kullasta, joka usein vedetään ohuiksi säikeiksi korujen valmistamiseksi.
Liotus ja jäähdytys
Prosessin toinen osa on metallin liotus. Vaikka sana "liotus" saattaa saada sinut ajattelemaan tapaa, jolla kastat koiraa kylvyssä mutaisen takapihan läpi ajamisen jälkeen, metallikovettamisprosessi on hiukan erilainen. Metallia ei ole kastettu kylpyammeessa, joka on täynnä nestemäistä ainetta. Sen sijaan liotus tarkoittaa tässä tapauksessa sen varmistamista, että kun metalli on saavuttanut halutun lämpötilan lämmitysprosessin aikana, se “imeytyy” tuossa kuumassa. Ajoitus on erilainen kaikille erityyppisille karkaisuille, mutta yleensä metallityöntekijän on varmistettava, että kaikki metallikappaleet saavuttavat oikean lämpötilan tietyn ajan.
Kolmas ja viimeinen vaihe kovettumisprosessissa on jäähdytys. Kun metalli on kuumennettu ja sen on annettu imeytyä tuossa kuumuudessa, metalli on jäähdytettävä. Joskus metallit palautuvat takaisin alkuperäiseen kemialliseen tai fysikaaliseen rakenteeseen tämän prosessin jälkeen. Muina aikoina metallityöntekijät varmistavat, että metalleja muutetaan kunnolla.
Metallin kovettumisen tyypit
Metallin karkaisemiseksi on olemassa useita erityyppisiä menetelmiä, riippuen metallilajista, jolla työntekijät alkavat, ja materiaalista, johon he haluavat muuttaa sen.
Yksi yleisimmistä on martensiittinen muutos, joka tunnetaan myös nimellä sammutus ja karkaisu. Teräksen karkaisu on monimutkainen prosessi, ja metallityöntekijöiden on oltava varovaisia suorittamaan jokainen vaihe oikein. Ensinnäkin niiden on lämmitettävä teräs äärimmäiseen lämpötilaan. Sitten teräksen sisällä oleva kiderakenne muuttuu lisää hiilen liukenemista varten. Siinä vaiheessa metalli on sammutettava tai jäähdytettävä riittävän nopeasti, jotta hiilellä ei ole aikaa muodostaa metalliin muita ei-toivottuja materiaaleja. Nopea jäähdytys saa sen pysymään kovettuneessa tilassa, mikä tekee siitä vahvemman materiaalin, joka soveltuu paremmin kestämään paljon kulumista. Erilaisia tiloja, joita se läpi prosessin aikana, kutsutaan austeniittiksi ja martensiittiksi, ja karkeuttava ja martemperisoiva resurssi voi antaa sinulle enemmän tietoa prosessista.
Muun tyyppisiin kovettumisprosesseihin kuuluvat kotelon karkaisu, hehkutus ja saostuskarkaisu. Jokainen toimii eri tavoin tehdä metalleista kestävämpiä, taipuisampia, sitkeitä tai muokattavia, jotta insinöörit voivat käyttää niitä monin eri tavoin. Ympäröivässä maailmassa on kaikenlaisia metalleja, ja on todennäköistä, että metallityöntekijä käytti kovettumista saadakseen ne nykyiseen tilaansa.