Σκληρότητα μετάλλων. Μέθοδοι από την αρχαιότητα έως τη σύγχρονη εποχή

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Οι φυσικές ιδιότητες, ειδικότερα, η σκληρότητα οποιουδήποτε υλικού, εξαρτώνται όχι μόνο από τη χημική του σύνθεση, αλλά και από τη χύδην μοριακή δομή. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα είναι ένα διαμάντι, το οποίο αποτελείται από τα ίδια άτομα άνθρακα με ένα κανονικό μολύβι. Ο σίδηρος μπορεί επίσης να γίνει μαλακότερος ή σκληρότερος, ανάλογα με το πώς σχηματίζεται το κρυσταλλικό του πλέγμα. Αυτή η ιδιότητά του ήταν γνωστή στους ανθρώπους εδώ και πολύ καιρό και, όπως συμβαίνει συχνά, αρχικά χρησιμοποιήθηκε στην τεχνολογία όπλων.

Η σκλήρυνση μετάλλων χρησιμοποιείται από καιρό στην κατασκευή σπαθιών και σπαθιών. Η τέχνη του οπλουργού ήταν να δημιουργήσει μια τέτοια λεπίδα που δεν θα έσπασε στη μάχη, θα διατηρούσε την οξύτητά της για όσο το δυνατόν περισσότερο. Το σπαθί ενός ιππότη, το σπαθί του Σαρακηνού, το θησαυροφυλάκιο ενός Ρώσου ιππότη ή το katana ενός σαμουράι πληρούσαν αυτές τις απαιτήσεις και οι τεχνολογίες παραγωγής τους έφτασαν στο επίπεδο της υψηλής τέχνης.

Η σκλήρυνση του μετάλλου γίνεται με θέρμανση σε μια θερμοκρασία που ονομάζεται κρίσιμη. Η τιμή του αντιστοιχεί σε μια τέτοια κατάσταση του υλικού, στην οποία υπάρχει αύξηση της εντροπίας, που οδηγεί σε κρυσταλλικήαλλαγές. Για να διορθώσετε αυτή τη θέση, το αντικείμενο πρέπει να κρυώσει αρκετά γρήγορα. Φυσικά, μια τέτοια περιγραφή της διαδικασίας είναι εξαιρετικά απλοποιημένη· στην πραγματικότητα, η τεχνολογία είναι συνήθως πολύ πιο περίπλοκη. Ωστόσο, με αυτόν τον τρόπο το μέταλλο σκληραίνει στο σπίτι σε περιπτώσεις όπου ένα αγορασμένο εργαλείο, για παράδειγμα, ένα τσεκούρι, γίνεται πολύ γρήγορα θαμπό. Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι αυτή η διαδικασία δεν μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές, διαφορετικά το μέταλλο θα «κουραστεί», οι εσωτερικοί μοριακοί δεσμοί του θα εξασθενήσουν και δεν θα ταιριάζει για τίποτα εκτός από την επανατήξη.

Όπως σε κάθε άλλη επιχείρηση, εδώ δεν μπορείτε να βασιστείτε στην αρχή "όσο περισσότερα τόσο καλύτερα". Για να αποκτήσετε τις επιθυμητές ιδιότητες του αντικειμένου, θα πρέπει να θερμανθεί στην επιθυμητή θερμοκρασία. Δυστυχώς, το θερμόμετρο δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον θερμικό έλεγχο είναι επίσης πολύ αρχαία. Η θερμοκρασία καθορίζεται από το χρώμα της λάμψης και όταν επιτευχθεί, η σκλήρυνση του μετάλλου περνά στην επόμενη φάση - ψύξη, για την οποία χρησιμοποιείται νερό ή λάδι.

Η κατανόηση της επίδρασης της επαγωγής από τους επιστήμονες άνοιξε μια νέα σελίδα στις τεχνολογίες μεταλλουργίας. Αποδείχθηκε ότι το βάθος του θερμαινόμενου στρώματος εξαρτάται από τη συχνότητα του ρεύματος.

Στο διάγραμμα, τα βέλη δείχνουν τις ζώνες θέρμανσης του εξαρτήματος και τη διέλευση των γραμμών παραλαβής.

Η επιφανειακή σκλήρυνση του μετάλλου έγινε δυνατή. Το τμήμα θερμαίνεται σε λευκή θερμοκρασία όχι με βύθιση στην εστία της φλόγας, όπως συνέβαινε στο Μεσαίωνα, αλλά με ωμική θέρμανση από ρεύματα που προκαλούνται από ένα πηνίο που δεν έχειτην άμεση επαφή της. Αυτή η τεχνολογία παρέχει μοναδικές, με την πρώτη ματιά, αντιφατικές ιδιότητες: το εξωτερικό του προϊόντος μπορεί να είναι συμπαγές, αλλά πλαστικό εσωτερικά. Η επιφανειακή επαγωγική σκλήρυνση χρησιμοποιείται όταν απαιτείται αντοχή και η ευθραυστότητα είναι απαράδεκτη.

Ο συγγραφέας της θεωρητικής τεκμηρίωσης και των μεθόδων πρακτικής εφαρμογής αυτής της τεχνολογίας ήταν το 1936 ο συμπατριώτης μας - Καθηγητής V. P. Vologdin. Εκτός από τα φυσικά πλεονεκτήματα, αυτή η εξέλιξη είναι και οικονομικά επωφελής, καθώς σχεδόν όλη η ενέργεια που εκπέμπεται από το πηνίο χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του τεμαχίου εργασίας.